Генри Хэн
Генри Хэн | |
|---|---|
| Альма-матер | Университет Торонто |
| Известный | Исследования в области геномики, эволюционной биологии, эволюции рака. |
| Награды | премии PROSE Awards Финалист Награда Совета управляющих штата Уэйн, 2020 г. |
| Научная карьера | |
| Учреждения | |
Генри ХК Хенг — профессор молекулярной медицины, генетики и патологии Медицинского факультета Государственного университета Уэйна . Хенг впервые получил докторскую степень в Университета Торонто больнице для больных детей в 1994 году под руководством Лап-Чи Цуй . Затем он закончил аспирантуру под руководством Питера Моэнса в Йоркском университете, а затем поступил на медицинский факультет Университета штата Уэйн . [ 1 ]
Лаборатория Хэна занимается исследованием широкого круга тем, начиная от геномики, эволюции и рака, используя свою новую концепцию: теорию архитектуры генома (GAT). Теория архитектуры генома больше фокусируется на геномном или хромосомно-ориентированном подходе к биологии, в отличие от традиционного генно-ориентированного подхода. Основные принципы этой концепции включают топологию генома, идею о том, что существует новый уровень информации, зависящий от порядка расположения генов в хромосоме, двухфазную эволюцию, модель эволюции, предлагающую прерывистую и постепенную фазу эволюции с использованием эволюции рака в качестве модель и геномный хаос — всеобъемлющее явление геномной нестабильности, возникающее в результате стресса и способное перестроить геном, характеризующееся неклональными хромосомными аберрациями (NCCA). [ 2 ]
В 2015 году он написал свою первую книгу «Дебаты о раке: парадокс в исследованиях рака» . Его вторая книга « Геномный хаос: переосмысление генетики, эволюции и молекулярной медицины» , опубликованная в 2019 году, стала финалистом премии PROSE Awards в 2020 году. [ 3 ] За свою книгу он был удостоен награды Совета управляющих штата Уэйн 2020 года. [ 4 ]
Ранее он занимал должность соредактора журнала Molecular Cytogenetics . [ 5 ]
Двухфазная эволюция рака
[ редактировать ]Хэн предложил двухфазную модель эволюции рака, чередующую прерывистую макроэволюционную фазу и постепенную микроэволюционную фазу. [ 6 ] На макроэволюционной фазе вызванная стрессом быстрая реорганизация генома создает новую системную информацию, необходимую для выживания системы. [ 7 ] На этапе микроэволюции более мелкие адаптации на уровне генов способствуют росту популяции. Важно отметить, что эта модель подразумевает, что поэтапное накопление микроэволюции с течением времени не приравнивается к макроэволюции. Двухфазную эволюционную модель можно распространить и на эволюцию организмов, поскольку рак предлагает эффективную платформу для изучения механизмов эволюции. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
Кодирование кариотипа
[ редактировать ]Чтобы понять создание и поддержание системной информации о сложности и разнообразии в биологии, Хэн ввел термин «код кариотипа». Эта идея представляет кариотип как код, определяемый геномной топологией всех генов и других последовательностей ДНК. Таким образом, физическое соотношение генов внутри трехмерного ядра может изменить генетическое выражение без явного изменения каких-либо генов. Кодирование кариотипа отличает «наследование частей», или наследование на уровне гена, от «системного наследования», которое утверждает, что в геноме возникают новые свойства, возникающие на уровне выше гена. Эта структура подчеркивает важность информационного пакета, основанного на организации генома, и его значение для будущих геномных и эволюционных исследований. [ 11 ]
Геномный хаос
[ редактировать ]Геномный хаос — еще один термин, предложенный Хэном для описания процесса быстрой реорганизации генома во время клеточного кризиса, приводящего к появлению различных хаотичных геномов, которые отображают вновь созданную системную информацию. Это явление время от времени наблюдалось в цитогенетических исследованиях и в значительной степени игнорировалось до тех пор, пока не была установлена связь между хаосом генома и прерывистой фазой эволюции рака. [ 12 ] Недавно это было подтверждено путем секвенирования различных типов рака и описано с использованием широкого спектра новой терминологии (включая «хромотрипсис», «хромоплексию», «хромоанагенез», «хромоанасинтез», «хромосомные катастрофы», «структурные мутации», «хромосомные катастрофы»). «хромосомы Франкенштейна» и многое другое). Несмотря на то, что различные индивидуальные молекулярные механизмы могут вызвать хаос в геноме, действуя как механизм клеточного выживания, общим последствием является формирование новых геномов, готовых к макроэволюционному отбору. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
Нечеткое наследование
[ редактировать ]Нечеткое наследование — еще один термин, придуманный Хэном, описывающий гетерогенность и непредсказуемую связь между генотипом и фенотипом. Традиционно различные неклональные аномальные структуры были незначительным «шумом» и результатом биоошибок. Чтобы объяснить механизм различных типов гетерогенности, от гена к геному, включая негеномные типы, Хенг предположил, что само наследование гетерогенно даже для одного гена. В то время как теория генов, которая утверждает, что ген кодирует определенный, фиксированный фенотип и влияние окружающей среды на проникновение генотипа, нечеткое наследование предполагает, что большинство генов кодируют ряд потенциальных фенотипов в зависимости от контекста, обеспечиваемого другими генами и среда. Из этого «нечеткого» диапазона потенциальных фенотипов соответствующая среда может затем позволить «выбрать» наиболее подходящий статус. Такое наследование, которое кодирует ряд фенотипов, а не только фиксированный фенотип, называется нечетким наследованием. Нечеткое наследование можно наблюдать на генном, эпигенетическом и геномном уровнях. Более того, нестабильность генома может увеличить «нечеткость» наследования, что полезно для клеточной адаптации. [ 16 ] [ 17 ]
Функция полового размножения
[ редактировать ]При обсуждении основной функции полового размножения общепринятая точка зрения гласит, что бесполое размножение производит идентичные копии и что основная функция полового размножения состоит в смешивании генов для обеспечения разнообразия, необходимого для эволюционного прогресса. Рассматривая вид как систему, Хенг предполагает, что смешение генов не изменит данную систему (вид), а скорее, что половое размножение способствует продолжению вида путем поддержания определенных хромосомами границ или структуры вида. Хэн предполагает, что основной функцией полового размножения является сохранение идентичности данного генома, а не содействие генетическому разнообразию, как обычно думают. [ 18 ] [ 19 ]
Теория архитектуры генома
[ редактировать ]Чтобы разрешить постоянно растущие неожиданности в геномных исследованиях, которые бросают вызов теории генов, Хенг разработал теорию архитектуры генома (GAT) с 12 ключевыми принципами, включая концепцию того, как реорганизация генома, а не образование новых генов, определяет новые виды. Согласно GAT, реорганизации на уровне генома создают новые виды или системы (представляя собой макроэволюцию), в то время как генные или эпигенетические уровни изменений модифицируют вид (представляя микроэволюцию). Хенг утверждает, что геном или кариотип — это не просто носитель ДНК, а организатор генов. Точнее, изменяя сеть генов, влияющих на фенотип, без конкретного изменения самих генов, изменения топологии генома могут использовать изменения кариотипа для изменения фенотипа. Взаимосвязь между генными мутациями, эпигенетическими изменениями и изменениями генома можно проиллюстрировать с помощью многоуровневой ландшафтной модели, где локальный ландшафт представляет генный/эпигенетический статус, а глобальный ландшафт представляет статус замены генома. По сути, разные биопроцессы требуют разных типов наследования, которые следует изучать в разных ландшафтах. [ 20 ] [ 21 ]
Оптоволокно высокого разрешения-FISH
[ редактировать ]Хенг впервые применил метод FISH высокого разрешения на высвободившихся волокнах хроматина, что произвело революцию в области FISH. Эта система, теперь известная как Fiber-FISH, широко используется для клонирования генов, физического картирования, репликации ДНК, изменения числа копий (CNV) и исследований структуры генома. [ 22 ] [ 23 ]
Книги
[ редактировать ]- Хэн, Генри (2019). Геномный хаос: переосмысление генетики, эволюции и молекулярной медицины . Академическая пресса. ISBN 9780128136355 .
- Хэн, Генри (2015). Дебаты о раке: парадокс в исследованиях рака . Всемирная научная. ISBN 9789814520843 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Биография — штаб-квартира Генриха Хэн» . Обзоры рака и метастазов . 32 (3–4): 321. 2013. doi : 10.1007/s10555-013-9430-z . S2CID 17156539 .
- ^ «Генри Хэн, доктор философии» . генетика.wayne.edu . Проверено 15 июня 2022 г.
- ^ Штаб-квартира Генри Хэн. «Генри Хэн, доктор философии» . генетика.wayne.edu . Проверено 15 июня 2022 г.
- ^ «Награда Совета управляющих штата Уэйн присуждается за книгу Генри Хэна «Геномный хаос»» . сегодня.wayne.edu . Проверено 15 июня 2022 г.
- ^ «Молекулярная цитогенетика приветствует нового соредактора» . 12 июня 2012 г.
- ^ Штаб-квартира Генри Хэн (10 мая 2006 г.). «Стохастическое прогрессирование рака, вызванное неклональными хромосомными аберрациями» . Журнал клеточной физиологии . 208 (2): 461–472. дои : 10.1002/jcp.20685 . ПМИД 16688757 . S2CID 33441988 . Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ Хэн Х.Х. (31 мая 2009 г.). «Геномоцентричная концепция: ресинтез эволюционной теории». Биоэссе . 31 (5): 528–537. doi : 10.1002/bies.200800182 . ПМИД 19334004 . S2CID 1336952 .
- ^ Джули Хенг (31 декабря 2021 г.). «Геномный хаос, создание информации и появление рака: поиск новых основ к 50-летию «войны с раком» » . Гены . 13 (1): 101. doi : 10.3390/genes13010101 . ПМЦ 8774498 . ПМИД 35052441 .
- ^ Джеймс Шапиро (27 апреля 2021 г.). «Чему эволюционная биология может научиться у биологии рака?» . Прогресс биофизики и молекулярной биологии . 165 : 19–28. doi : 10.1016/j.pbiomolbio.2021.03.005 . ПМИД 33930405 . S2CID 233471570 . Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ Кечжун Чжан (23 июня 2020 г.). «Геномный хаос: новый взгляд на генетику, эволюцию и факторы окружающей среды в медицине» . Проверено 23 июня 2022 г.
- ^ Кристин Дж. Йе (01 ноября 2019 г.). «Что такое кодирование кариотипа и почему топология генома важна для рака и эволюции?» . Границы генетики . 10 : 1082. дои : 10.3389/fgene.2019.01082 . ПМК 6838208 . ПМИД 31737054 .
- ^ Хэн Х.Х. (31 мая 2009 г.). «Геномоцентричная концепция: ресинтез эволюционной теории». Биоэссе . 31 (5): 528–537. doi : 10.1002/bies.200800182 . ПМИД 19334004 . S2CID 1336952 .
- ^ Кристин Дж. Йе (13 мая 2019 г.). «Микроядра и геномный хаос: изменение системного наследования» . Гены . 10 (5): 366. doi : 10.3390/genes10050366 . ПМК 6562739 . ПМИД 31086101 .
- ^ Кечжун Чжан (23 июня 2020 г.). «Геномный хаос: новый взгляд на генетику, эволюцию и факторы окружающей среды в медицине» . Проверено 23 июня 2022 г.
- ^ Джеймс Шапиро (28 октября 2020 г.). «От генов к геномам» . Вывод . 5 (3) . Проверено 23 июня 2022 г.
- ^ Кристин Дж. Йе (11 мая 2018 г.). «Понимание анеуплоидии при раке через призму системного наследования, нечеткого наследования и появления новых геномных систем» . Молекулярная цитогенетика . 11:31 . дои : 10.1186/s13039-018-0376-2 . ПМЦ 5946397 . ПМИД 29760781 .
- ^ Ричард А. Штайн (23 июня 2020 г.). «Расшифровка транскриптома рака» . Проверено 23 июня 2022 г.
- ^ Рут Горелик (20 ноября 2010 г.). «Секс уменьшает генетическую изменчивость: междисциплинарный обзор» . Эволюция . 65 (4): 1088–1098. дои : 10.1111/j.1558-5646.2010.01173.x . ПМИД 21091466 . S2CID 7714974 . Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ «Исследователь штата Уэйн: Секс уменьшает генетическую изменчивость» . 6 июля 2011 г. Проверено 23 июня 2022 г.
- ^ Рэйф Ферст (3 сентября 2021 г.). «Важность теории архитектуры генома Генри Х. Хэна» . Прогресс биофизики и молекулярной биологии . 165 : 153–156. doi : 10.1016/j.pbiomolbio.2021.08.009 . ПМИД 34481833 . S2CID 237423035 . Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ Перри Маршалл (11 мая 2022 г.). «Теория архитектуры генома в корне меняет исследования рака» . Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ Хенг, Генри и Перри Маршалл. «Геномный хаос: Генри Хенг делает то, чего не удалось Чарльзу Дарвину». Эволюция 2.0, 26 ноября 2021 г., evo2.org.
- ^ Heng HHQ, Сквайр Дж., Цуй LC. Картирование генов млекопитающих с высоким разрешением путем гибридизации in situ со свободным хроматином. Учеб. Нати. акад. наук. США 1992 г.