连发3篇！师范大学在国际顶级期刊（IF5y=26.4、16.1）发表研究成果，在植物分子生物学领域取得重要突破

发布时间：2025-05-09 22:20

近日，东北师范大学生命科学学院张铧坤教授团队在植物分子生物学领域取得重要突破。RNA结构和染色质高级构象是国际研究领域的前沿热点，因其在基因表达调控中的关键作用而备受关注。特定的RNA二级结构影响RNA的稳定性、剪接、转运和翻译效率，而染色质的三维结构通过环状结构和拓扑关联域等特征，影响基因与调控元件的相互作用。这些机制协同作用，使植物在发育和环境响应中实现精确的基因表达调控。2024年，该团队围绕“植物体内RNA结构与染色质精细构象与基因表达”问题进行了系统研究，并在国际顶级期刊Nature Machine Intelligence和Nature Communications上连续发表三篇论文，推动了该领域的前沿探索。

张铧坤教授团队与英国约翰英纳斯中心丁一倞教授团队合作，首次利用CAP-C技术绘制了高分辨率染色质互作图谱，揭示了染色质构象与转录动态之间的密切关系，尤其是在植物冷胁迫条件下的基因表达调控机制，这一成果为深入理解植物基因表达调控提供了新的思路。相关研究成果以“A fine-scale Arabidopsis chromatin landscape reveals chromatin conformation-associated transcriptional dynamics”为题，发表于国际顶级期刊Nature Communications；第一作者为东北师范大学生命科学学院师资博士后董芊里博士，英国约翰英纳斯中心张月莹博士、中国科学院遗传与发育生物学研究所王震博士和芝加哥大学刘沁哲博士，通讯作者为张铧坤教授和丁一倞教授。

图1：CAP-C用于拟南芥高分辨率染色质构象

在后续的研究中，团队在小麦体内RNA结构与稳定性研究中取得重要进展，揭示了小麦mRNA降解主要受3’UTR的RNA结构影响，强调了非编码区域在基因表达中的重要性，并为小麦驯化和遗传改良提供了思路。相关研究成果以“Unveiling RNA Structure-mediated Regulations of RNA Stability in Wheat”为题，发表于国际顶级期刊Nature Communications；第一作者为东北师范大学生命科学学院博士研究生吴海丹，英国约翰英纳斯中心于昊澎博士、张月莹博士和杨毕波博士；通讯作者为张铧坤教授、刘宝教授和丁一倞教授。

图2：异源四倍体小麦的mRNA降解图谱

此外，团队还关注AI工具在RNA结构预测中的应用，利用PlantRNA-FM模型，团队整合大规模植物特异数据，成功识别出功能相关的RNA结构基序，为理解植物生长和应激反应背后的分子机制提供了新视角。PlantRNA-FM不仅在植物RNA注释预测等任务中表现优异，还通过揭示RNA序列和结构的复杂调控网络，为植物科学研究与应用生物技术提供了强大工具。相关研究成果以“An Interpretable RNA Foundation Model for Exploration of Functional RNA Motifs in Plants”为题，发表于国际顶级期刊Nature Machine Intelligence；第一作者为东北师范大学生命科学学院博士研究生孙文青，英国约翰英纳斯中心于昊澎博士、英国埃克塞特大学杨恒和英国约翰英纳斯中心闫宗运博士；通讯作者为张铧坤教授、英国约翰英纳斯中心丁一倞教授和埃克塞特大学李柯教授。

图3：PlantRNA-FM模型设计原理图

近5年来，张铧坤教授团队在植物体内RNA结构及染色质构象对基因表达调控的作用方向开展了系统性研究；先后在Nature Machine Intelligence、Nature Communications、Genome Biology、PNAS、The Plant Cell、New Phytologist等国际知名期刊上发表论文30余篇，获得多项国家和国际合作项目的支持，展现了我校在植物分子生物学领域的科研实力和国际影响力。这些突破性成果不仅为植物科学基础研究提供了新的工具和方法，也为作物改良和农业发展开辟了新的方向。

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