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专家信息 科学研究 论文专著 荣誉奖励 媒体报道

专家信息:


贺雄雷,男,1977年出生,博士。现任中山大学生命科学学院生化与分子生物学教授,博士生导师。

教育及工作经历:

1994年9月至1998年7月中山大学本科,微生物专业。

1998年9月至2001年7月中山大学硕士研究生,生化与分子生物学专业。

2004年1月至2007年4月美国密歇根大学生态与进化系,获哲学博士学位。

2007年至今中山大学生命科学学院教授。

社会任职:

1. Molecular Biology & Evolution、PLoS Genetics、PLoS Computational Biology、PLoS One等杂志ad hoc reviewer。

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教学情况:

主讲课程:

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培养研究生情况:

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科学研究:


研究方向:

主要从事进化遗传学、基因组学与计算生物学的研究。

承担科研项目情况:

1. 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目:稻飞虱基因组数据分析和规模化功能基因鉴定技术研究,2009,课题主持人。

2. 国家自然科学基金重大研究计划:应用系统生物学手段研究植物激素的相互作用网络,2007-2010,课题主持人。

3. 国家自然科学基金:基因组规模的单基因重复的后果的研究,2008-2011,课题主持人。

4. 中山大学科技处:中山大学后备人才培养基金,2008-2010,课题主持人。

5. 生物防治国家重点实验室B类基金:蛋白编码区与表达调控区在适应性进化中的相对贡献的研究,2008-2009,课题主持人。

科研成果:

1. 提出了关于基因重复的sub-neo-functionalization模型。

2. 阐明了基因重复能力和基因复杂性的关系,指出基因重复使基因数量和基因复杂性同时增加;发现了功能不重要的基因倾向于发生基因重复这一重要现象。

3. 发现染色质的基本结构核小体可以特异性的抑制C->T,G->T 和 A->T 这三种碱基突变。

4. 揭示了染色质结构这一重要表观遗传学因子对DNA突变这一核心遗传学事件的调节。

发明专利:

1. 用于构建T载体的DNA序列及用该序列制备T载体的方法 王∴章; 贺雄雷; 付捷; 龙綮新 【中国专利】中山大学 2002-04-17

2. 一种T载体的制备方法 王∴章; 贺雄雷; 付捷; 龙綮新 【中国专利】中山大学 2002-05-01

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论文专著:


以第一或通讯作者身份在Science、Nature Genetics、Current Biology、PLoS Genetics、MBE等杂志上发表论文10余篇。

出版专著:

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发表英文论文:

1. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2005. Rapid subfunctionalization accompanied by prolonged and substantial neofunctionalization in duplicate gene evolution. Genetics. 169:1157-64.

2. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2005. Gene complexity and gene duplicability. Curr Biol. 15:1016-21.

3. Jianzhi Zhang and Xionglei He. 2005. Significant impact of protein dispensability on the instantaneous rate of protein evolution. Mol Biol Evol. 22:1147-55.

4. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2006. Higher duplicability of less important genes in yeast genomes. Mol Biol Evol. 23:144-51.

5. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2006. Transcriptional reprogramming and backup between duplicate genes: is it a genomewide phenomenon?Genetics. 172:1363-7.

6. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2006. Toward a molecular understanding of pleiotropy. Genetics. 173:1885-91.

7. Xionglei He and Jianzhi Zhang. 2006. Why do hubs tend to be essential in protein networks? PLoS Genetics. 2(6):e88

8. Xionglei He* and Jianzhi Zhang*. 2009. On the Growth of Scientific Knowledge: Yeast Biology as a Case Study. PLoS Computational Biology 5(3):e1000320.(*joint corresponding authors)

9. Xiaoshu Chen, Suhua Shi and Xionglei He. 2009. Evidence for gene length as a determinant of gene co-expression. Genetics. (Accepted)

发表中文论文:

1 斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)碱性核酸外切酶基因的序列分析 李镇; 龙綮新; 贺雄雷; 郑姬; 王珣章; 庞义 中山大学生物防治国家重点实验室昆虫学研究所; 中山大学生物防治国家重点实验室昆虫学研究 【期刊】农业生物技术学报 2001-09-15

2 南方红豆杉内生菌及紫杉烷类产物的初步鉴定 王伟; 贺雄雷; 钟英长 中山大学生命科学学院 【期刊】中山大学学报(自然科学版) 1999-05-25

3 斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)基因组EcoRI-G片段的序列分析 李镇; 龙綮新; 袁美妗; 贺雄雷; 庞义; 王王旬章 中山大学生物防治国家重点实验室; 中山大学生物防治国家重点实验室 广东广州; 广东广州 【期刊】中国病毒学 2002-06-30

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荣誉奖励:


1. 获国家杰出青年基金。

2. 入选中山大学“百人计划”。

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媒体报道一:


不到30岁即成中大教授 中大四大少帅之贺雄雷

34岁教授贺雄雷关于DNA研究

成为中大史上首篇《科学》论文

中山大学生命科学学院贺雄雷教授领导的课题组,在研究染色质结构如何调节DNA突变工作中取得重要进展,其研究成果以论文形式发表在3月9日的《科学》杂志上。这是中大史上首篇以第一单位在《科学》杂志发表的论文。尤为引人注意的是,不到30岁的贺雄雷2007年到中大任教时是该校当时最年轻的教授和博士生导师之一。他的学士、硕士学位皆在中大获得,可以说是中大自己培养的优秀学生。

今年,他只有34岁。

对话贺雄雷

发了文章该干吗还要干吗

记者:祝贺您在《科学》杂志上发表论文。

贺雄雷:Nature、Science每年出版50多期,每期合计论文数量在30篇左右。你发一篇文章其实也就是一篇文章,该干吗还要干吗。

记者:有人说您是中大最年轻的教授。

贺雄雷:加上“之一”应该更保险一些。我在接收中大聘书的时候还不到30岁,但到中大报到的时候已经到30岁了。

记者:为什么选择到中大,是什么机缘,当时有没有其他的选择?

贺雄雷: 我想其中比较重要的一个原因为毕竟我是中大出去的。我是1994级的中大本科,1998级的中大硕士。博士毕业后,中大有这样的机会,可以较早开始自己的研究。2009年的时候我有两篇论文,从2010年开始有大的成果。中大在这方面是很宽松的,也确实是比较科学的,一个生物实验室通常要花两年的时间,才能开始有自己的研究成果。

记者:您2001~2004年这段时间也在中大?

贺雄雷:在中大实验室做实验,在实验室自由发挥,但是没有什么身份,可以说是“硕士后”。

记者:那时没有收入?

贺雄雷:毕业后没有什么事,在实验室里自己折腾。当时没有收入。

记者:当时对前程感到焦虑吗?

贺雄雷:没有焦虑是假的。其实当时也可以做其他的工作,但这些都是要上班,要按时起床,自己不是很喜欢这种生活方式。

记者:您如此年轻,教授的头衔会带给您压力吗?有没有更多的人关注您,有没有争议?

贺雄雷:争议不知道有没有,但起码没人告诉我。中大的氛围还是很好的,在生科院谁做出东西,大家都会替你开心一下。

记者:中大去年在《自然》杂志发论文,今年在《科学》杂志发论文,您怎么看这个现象?

贺雄雷:有偶然也有必然。生科院这几年的发展确实是不错的。不过也要注意到,现在这个时期是生物学的黄金时期,在这两个杂志上一半以上的文章与生物学相关,这是学科的一个黄金时期。媒体可以呼吁学生来读生物学,从中国的科学发展来说,生物学是有很好的发展机会。

记者:你当初选择这个专业是怎样考虑的?

贺雄雷:那完全是一个意外,当时我选择的是计算机。生物学不是我的志愿。当年湖南高考,高考都不考这个学科。

记者:您现在给研究生上课吗?

贺雄雷:固定的是《生物信息学》,是跟几个老师共同上课,也会开一个生命科学进展方面的讲座。

研究成果

揭示染色质结构对DNA突变的调节机制

《科学》(Science)杂志和《自然》(Nature)杂志是国际上最具影响力的两大学术期刊,反映科学研究的前沿进展。

贺雄雷课题组的这篇文章讲的是染色质结构如何调节DNA突变。据介绍,突变是生物演化的基础,也是疾病发生的主要原因。人类的遗传物质DNA由A、T、C和G四种碱基组成,其中C碱基很容易发生水解脱氨,最后突变成T碱基,引起人类遗传物质的变异。

据统计,1/4的人类遗传疾病是由上述突变引起。因此关于这类突变在细胞内是否或如何被调节是一个极具价值的问题。贺雄雷教授团队发现,真核生物细胞中核小体结构可以抑制C的水解脱氨,从而降低C到T的突变。该重大发现揭示了染色质结构对遗传核心事件——DNA突变的调节机制,对于肿瘤发生机理的研究以及防治提供了珍贵的参考价值,并对理解核生物基因组结构及生物进化具有重要指导作用。

名列中大“四大少帅”

年纪轻轻已现华发

贺雄雷1977年生于湖南,1994年本科进入中大生物系。其实,当年他本科报考的专业是计算机,阴差阳错地被调剂到生物学。

1998年,贺雄雷在中大攻读硕士学位,他开始对生物学有了特别的兴趣,用他自己的话说“也开始愿意在试验室折腾”。2007年,他到美国密歇根大学攻读博士。

2001年到2004年这段时间里,贺雄雷在中大实验室“没有名分”地做着实验,但他乐在其中。这段时间,他没有收入,仅与实验为伴。其实,他也可以找份脱离学术研究的工作,但用他自己的话说“做其他事要按时起床,做科研的好处是可以睡到自然醒。”

2007年从美国密歇根大学博士毕业后,通过中山大学“百人计划”引进回校,并直接被聘为教授,还不到30岁,他也成为中大当时最年轻的教授和博士生导师之一。

贺雄雷告诉记者,按照美国学术界的惯例,拿到博士学位,通常需要进行3~4年的博士后研究,但到中大能直接进行学术研究免去这一过程,“可以早几年开始自己的独立研究”,这对他来说相当具有诱惑力。何况受聘中大教授,便可以独立申请经费,有自己的实验室,并能招收自己的学生。

“我也应该开个微博”

2007年进入中大工作,2009年开始发表论文,2010年发表重要学术论文。贺雄雷解释说,生物学一个新实验室基本也要花两年左右的时间才能起步,开始出现属于自己的研究成果。他坦言,感谢中大的包容气氛。

年纪轻轻便成教授,是否感到压力?贺雄雷自言,“还好,毕业时自己在科学上已经比较成熟,知道该做什么和怎么做”。

在贺雄雷看来,现在是生物学发展的黄金时间,在《自然》和《科学》杂志发表的论文中,约有一半以上与生物学有关。他还为生物学做广告,呼吁学生报考生物学,想从事学术研究生物学无疑是最佳选择之一。

“我也应该开个微博,不要显得那么老土。”不过,即使当真开了微博,相信他也不一定有精力来打理。

虽然有学生称他为中大“四大少帅”之一,但贺雄雷黑发间已有数量不少的白丝。这些家伙何时开始出现他自己都不太清楚,但至少2007年回国时它们还没有露出“尊容”。“这次发表的论文对白头发的贡献在1/2以上吧。”贺雄雷笑言。科研成果在带来喜悦的同时,期间的辛苦付出他头上的白发应可做见证。

文章来源:《广州日报》2012年03月13日

媒体报道二:


生物通专访中山大学贺雄雷教授

春三月,来自中山大学的一位青年学者用一种独到的方式讲述了生命体细胞突变的故事,这个故事不仅提出了染色质结构这一表观遗传学因子是可以通过调节突变方向影响基因组结构的独创性观点,而且也指出了一些跨学科研究方法在分子遗传学领域的更深入应用。学科间的激情碰撞,也许将会,或者已经诞生出一颗新星。

生物通报道:春三月,来自中山大学的一位青年学者用一种独到的方式讲述了生命体细胞突变的故事,这个故事不仅提出了染色质结构这一表观遗传学因子是可以通过调节突变方向影响基因组结构的独创性观点,而且也指出了一些跨学科研究方法在分子遗传学领域的更深入应用。学科间的激情碰撞,也许将会,或者已经诞生出一颗新星。

这位青年学者就是中山大学生科院“百人计划”入选者:贺雄雷教授,这位现年35岁的青年教授自2007年进入中大以来,致力于染色体的研究,目前已经分别以第一作者和通讯作者的身份在国际顶尖杂志Nature Genetics(影响因子34.284)上发表两篇文章,而最新这项成果——发现真核生物细胞中核小体结构可以抑制胞嘧啶C的水解脱氨,从而降低胞嘧啶C到胸腺嘧啶T的突变,则是以Report形式发表在Science杂志上,这也是中山大学近十年来首次以第一单位在Science上发表论文。

但是这个故事令我们着迷的并不仅是这些,关于细胞内DNA组成和结构如何影响自发突变还是个未解之谜,贺教授是如何入手研究,找到依据的呢,为何他称这一成果是从一个废弃研究中而来的?约40%的人类孟德尔遗传疾病(即单基因病)是由C→T突变导致的,那么这项研究对于疾病来说的意义在哪里呢?从 “误”入生命科学学科领域,到遗传学领域“茁壮成长”,再到聚焦于新兴学科,贺教授又有哪些感触呢?就此生物通特联系采访了贺教授。

“误”入生命科学学科领域

贺雄雷教授称自己与生命科学领域的结缘“完全是一个意外”,因为当年高考时,他并没有报考这个专业,在湖南参加高考也不需要选考生物这门课程,由于第一志愿计算机专业没有录上,因此才被调剂到生命科学专业。

然而这一“误入”却给了他另一片发展空间:2007年从美国密歇根大学博士毕业后,贺雄雷教授通过中山大学“百人计划”引进并直接被聘为教授,当时年仅 30岁。回到母校后,他致力于染色体的研究,2010年分别以第一作者和通讯作者在国际顶尖期刊《Nature Genetics》发表两篇论文。而这篇最新发表于Science杂志上的成果,更是实现了中大近十年来历史性突破。

具体来说,这项成果指出真核生物细胞中核小体结构是自发突变的一个主要调控因子,可以抑制碱基C的水解脱氨,从而降低C到T的突变。所谓自发突变,就是字面上的意思——自然发生的突变,这个概念是相对于诱发突变而言的,一些情况,比如DNA复制错误,或者分子偶发事件未被纠正就会引发碱基突变等,就会发生自发突变。

自发突变的频率不高,但是A、T、C和G四种碱基突变,尤其是C到T的突变相对较高,人类孟德尔遗传疾病(即单基因病)40%就是由此引发,还有一些研究证明,单碱基突变会增加结肠癌(Nature Geneitcs,2009)等癌症患病率风险。

“我们自己生产了酵母核小体数据,最初是想研究核小体与基因表达的共演化,但这一问题被人抢先完成,所以只能舍弃”,贺雄雷说,“但是在研究过程中,我们发现一个有趣的现象——核小体区域的GC含量较其它区域高”。他们敏感的将这一点与C→T的突变联系起来。

贺雄雷等首先通过比较基因组学分析了三种亲缘关系近的酵母:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae), 奇异酵母(Saccharomyces paradoxus),以及粟酒裂殖酵母(Saccharomyces mikatae),发现C→T突变率与核小体覆盖成负相关,随后一项突变累积实验证实核小体的覆盖抑制C→T突变率。后续分析发现G→T突变率和A→T突变率也同样与核小体数量呈负相关,提示核小体的覆盖也可能抑制这两种突变。之后他们又在更高等的线虫和鱼类得到类似的结果。

研究组讨论了其中的机理原因,指出核小体几乎完全抑制水解脱氨来源的C→T 突变,可能的机制是核小体的存在抑制了双链DNA的呼吸,使水分子不能靠近碱基C的N-3和C-4位置。而核小体还可以抑制~50%的G→T和A→T突变,可能的机制是组蛋白与DNA的结合使DNA免受活性氧自由基的攻击。

这项研究的重要性在于指出了核小体在基因组结构进化,以及疾病发展过程中的重要作用。而且研究也指出进化学分析中原有突变模型过于简单,也许需要改进。另外鉴于肿瘤的发生以及诱导多功能干细胞的获得均与染色质结构改变密切相关,这一发现对理解相关体细胞突变也具有重要理论价值。

遗传学领域“茁壮成长”

在谈到自己的求学生涯的时候,贺雄雷说在中大的10年时间,学校、导师都给了他很自由的学术空间。他硕士研究生导师“不会过多地限制我该做什么,特别是硕士毕业后2001年到2004年,几乎就是完全在凭兴趣做一些实验,虽然没取得什么成果,还花了不少钱,但过得很有意义。”

正是这种宽松的环境令贺雄雷教授对生命科学产生了浓厚的兴趣,也正是这种学术氛围,以及对于中大的眷恋令他在博士毕业后回到了母校。回国后,贺雄雷被当时的黄达人校长动用“校长酌情权”破格直聘为教授,成为中大最为年轻的博士生导师之一。之后他用两年的时间搭建其自己的实验室和科研团队,独立申请科研经费。

2010年初,贺雄雷开始染色质结构调节DNA突变的研究。也就是在这一年,他分别以第一作者和通讯作者的身份在国际顶尖期刊Nature Genetics发表两篇论文。当时生物通曾联系过他,希望能进行采访,但他表示“等之后获得更多成果的时候再说”,果然在不久后的2012年,他的研究组又再次在Science杂志上发表文章,获得突破性进展。

在这篇论文中,贺雄雷等人主要采用的是比较基因组学方法——通过三种酵母的比较,他们了解了这种调控机制,通过酵母与线虫的比较,他们分析了核小体是否调控其它类型置换突变。

比较基因组学是一种在基因组图谱和测序基础上,对已知的基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种进化的方法。

这种方法有可能解决目前生物学研究中的一个中心问题——基因组中功能信息的识别诠释。目前比较基因组学已经应用到了不少方面,比如疫情病原追踪,去年德国爆发的大肠杆菌疫情中,全世界多个研究小组迅速调动,就对这种细菌基因组进行测序和比对分析,在几天之内找到有效的治疗方案。

新的学科(系统生物学)冉冉升起

在谈到这些研究方法的时候,贺雄雷教授表示,计算机在生物学研究方面的应用越来越多,特别是随着测序技术的进步,基因组学研究进入数据大爆炸时代。但是面对这些海量数据,如何处理分析是一个问题。

他强调道,“而且比较于处理数据,在数据中进行分析,得到自己想要的东西更为重要,这也许将成为一个新的发展方向。”

这个新的发展方向就是系统生物学(Systems Biology),系统生物学不同于之前的任何一个实验生物学——仅关心个别的基因和蛋白质,它要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。

所以说,系统生物学不是蛋白质组学、基因组学、转录本组学或代谢组学,但是现阶段流行的这些生命科学领域都与系统生物学密切相关。正是在基因组学、蛋白质组学等新型大科学发展的基础上,孕育了系统生物学。反过来,系统生物学的诞生进一步提升了后基因组时代的生命科学研究能力。

不少科学家认为,近年来高通量技术以及计算生物学(不同于生物信息学主要进行数据处理,计算生物学则侧重于数据在不同方面的应用)的发展,能在新的水平上揭示了生物学功能和组织的奥秘,通过分析系统生物学,我们对于细胞的认识就会焕然一新。

“随着研究方向从单个基因转移到系统,未来这一方向大有可为”,贺雄雷教授总结道。

文章来源:《生物通》2012-5

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