生物通報(bào)道  素有哈佛美女教授之稱的莊曉薇（Xiaowei Zhuang）博士被業(yè)內(nèi)人評(píng)價(jià)為“有天賦的執(zhí)著科學(xué)家”，她早年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)少年班，19歲考取全額獎(jiǎng)學(xué)金赴美攻讀博士學(xué)位，2003年榮獲美國(guó)麥克阿瑟基金會(huì)評(píng)選出的“天才獎(jiǎng)”，獨(dú)得獎(jiǎng)金50萬美元。之后在她34歲的時(shí)候就成為了哈佛大學(xué)正教授，從事生物化學(xué)的研究。

這位女科學(xué)家主要進(jìn)行的是顯微成像方面的研究，在2005年的一項(xiàng)研究中，莊曉薇與其它同事發(fā)現(xiàn)了一種能夠幾百次地反復(fù)在各種顏色的光照下使用的，能夠驅(qū)動(dòng)為熒光態(tài)和暗態(tài)的發(fā)光分子團(tuán)，從而得到了一種比傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡高10倍以上的分辨率的顯微技術(shù)，并將這種技術(shù)命名為隨機(jī)光學(xué)重建顯微法（stochastic optical reconstruction microscopy，STORM）。

在2007年，這一研究團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)了特殊的熒光探針家族，實(shí)現(xiàn)了多色隨機(jī)光學(xué)重建顯微法（multicolor stochastic optical reconstruction microscopy），并利用這種方法以20-30納米級(jí)別的分辨率演示了DNA模式樣品和哺乳動(dòng)物細(xì)胞的多色成像，這一研究成果公布在《Science》雜志在線版上。

2008年莊曉薇課題組再次在《Science》發(fā)表研究論文。在這篇文章中研究小組的成員利用單分子熒光能量轉(zhuǎn)移對(duì)HIV病毒逆轉(zhuǎn)錄酶RT與核酸底物之間的相互關(guān)系進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲得了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)于艾滋病的治療意義重大。

zui近一期（9月9日）的《Science》又刊發(fā)了她與華人院士謝曉亮（X. Sunney Xie）共同領(lǐng)導(dǎo)完成的一項(xiàng)科研成果。在這篇文章中，研究人員利用超分辨率熒光顯微鏡（super-resolution fluorescent microscope）結(jié)合染色體構(gòu)象捕獲分析法（chromosome-conformation capture assay）對(duì)活體大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的擬核相關(guān)蛋白（nucleoid-associated proteins ，NAPs）進(jìn)行了跟蹤觀察，并由此揭示了細(xì)菌遺傳物質(zhì)組織機(jī)制。

不同于真核細(xì)胞，細(xì)菌細(xì)胞只具有原始的核，沒有核膜及核仁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。大腸桿菌基因組為雙鏈環(huán)狀的ＤＮＡ分子，在細(xì)胞中以緊密纏繞成的較致密的不規(guī)則小體形式存在于細(xì)胞中，該小體稱為擬核，亦稱細(xì)菌染色體。NAPs是一類結(jié)合在細(xì)菌染色體DNA上的小分子堿性蛋白質(zhì)。過去的研究證實(shí)NAPs參與調(diào)控細(xì)菌DNA的復(fù)制、重組、轉(zhuǎn)錄和修復(fù)等多個(gè)重要生理過程，此外在擬核的結(jié)構(gòu)形成中也起著極其重要作用。研究人員利用光敏開關(guān)染料標(biāo)記蛋白獲得了大腸桿菌活細(xì)胞中幾種NAPs超高分辨率成像，并證實(shí)一種可導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄沉默的NAPs ——H-NS在細(xì)菌擬核結(jié)構(gòu)形成中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

新研究結(jié)果證實(shí)了新型成像技術(shù)在解析活細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用潛力，并為研究人員更深入地了解細(xì)菌中遺傳物質(zhì)及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制打開了一扇新窗口。

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文摘要：

Chromosome Organization by a Nucleoid-Associated Protein in Live Bacteria

Bacterial chromosomes are confined in submicrometer-sized nucleoids. Chromosome organization is facilitated by nucleoid-associated proteins （NAPs）, but the mechanisms of action remain elusive. In this work, we used super-resolution fluorescence microscopy, in combination with a chromosome-conformation capture assay, to study the distributions of major NAPs in live Escherichia coli cells. Four NAPs—HU, Fis, IHF, and StpA—were largely scattered throughout the nucleoid. In contrast, H-NS, a global transcriptional silencer, formed two compact clusters per chromosome, driven by oligomerization of DNA-bound H-NS through interactions mediated by the amino-terminal domain of the protein. H-NS sequestered the regulated operons into these clusters and juxtaposed numerous DNA segments broadly distributed throughout the chromosome. Deleting H-NS led to substantial chromosome reorganization. These observations demonstrate that H-NS plays a key role in global chromosome organization in bacteria.

附：

莊曉薇

女，華人生物學(xué)家，哈佛大學(xué)教授。江蘇人。 　　

畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)物理系，后獲獎(jiǎng)學(xué)金赴美攻讀博士，加州大學(xué)伯克利分校獲物理學(xué)博士，隨后在斯坦福大學(xué)跟隨諾貝爾獎(jiǎng)得主朱棣文做博士后研究，二十七成為哈佛大學(xué)助教授，曾獲美國(guó)麥克阿瑟基金“天才獎(jiǎng)”及斯隆獎(jiǎng)，并被麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論列入 00 青年發(fā)明家。　 　　

莊博士利用自己開發(fā)的超靈敏的光學(xué)成像技術(shù)來監(jiān)測(cè)單一生物分子和聯(lián)合體在體外或活細(xì)胞內(nèi)的瞬時(shí)行為，主要集中在理解病毒如何進(jìn)入細(xì)胞及核酸-蛋白質(zhì)相互作用。她拍攝到單一枚感冒病毒如何影響一枚細(xì)胞，是有科學(xué)家記錄到這過程。 　　莊曉薇34歲成為哈佛的化學(xué)和物理雙學(xué)科正教授，HHMI研究員，她是哈佛物理系和化學(xué)系少有的雙科教授。

2011年度賽克勒生物物理學(xué)獎(jiǎng)于5月24日在以色列的特拉維夫大學(xué)舉行。美國(guó)哈佛大學(xué)教授莊曉薇和斯坦福大學(xué)教授斯蒂芬•奎克（Stephen R. Quake）分享這一榮譽(yù)。賽克勒生物物理學(xué)獎(jiǎng)由賽克勒夫婦捐贈(zèng)設(shè)立，自2006年以來，每年獎(jiǎng)勵(lì)兩到三位在生物物理學(xué)領(lǐng)域做出成就、年齡在45歲以下的杰出科學(xué)家。清華大學(xué)教授施一公曾于2010年獲得該獎(jiǎng)。

　來源：生物通