汪海林

男， 中国科学院生态环境研究中心， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1987-09 至 1991-07 武汉大学化学系分析化学 学士
1991-09 至 1994-08 中国科学院大连化学物理研究所四室分析化学 硕士
1994-09 至 1997-06 中国科学院大连化学物理研究所四室分析化学 博士
1997-07 至 1999-04 中国科学院大连化学物理研究所 助理研究员
1999-05 至 2000-07 中国科学院大连化学物理研究所 副研究员
2000-07 至 2004-07 加拿大阿尔伯塔大学 博士后
2004-08 至 2005-12 加拿大阿尔伯塔大学 研究助理
2005-12 至今 中国科学院生态环境研究中心 研究员

研究领域和兴趣

质谱分析、表观遗传分析、分子毒理与健康

主要业绩

汪海林，2005年入选中国科学院“百人计划” （优秀）；2011年获国家杰出青年基金，结题被评为优秀，“基金委创新群体”负责人，“万人计划”领军人才，“重点研发项目”首席科学家。在生物分子甄别和功能分析领域做出了原创、系统性的工作。建立了超高灵敏DNA损伤及（去）甲基化修饰甄别和高分辨定位的分析策略和方法，解决了近五十年悬而未决的“高等生物是否存在DNA腺嘌呤甲基化修饰”的国际难题，赋予其“A Second Life”；破解了困惑学界近四十年的维生素C (Vc)"抗癌增效"之谜，为Vc的抗肿瘤研究等“opens the gate”。在Cell (1篇, 封面)、Nature (合作, 1篇)、Science (合作, 1篇)、Cell Res、PNAS、Hepatology、Nat Commun、JACS、Nucleic Res Acids、Anal Chem等期刊发表论文313篇，其中21篇代表性论文被Cell、Nature、Science引用和评述77次，单篇他引900次(Web of Science)，并写入114本专著。以第一完成人获北京市自然科学一等奖(2024)、中国分析测试协会科学技术奖特等奖(2015, 2020) ，中科院“杰出成就奖”(主要完成者，2013)。
（一）针对环境污染诱导的致癌性DNA损伤及（去）甲基化变化，建立了超高灵敏与高分辨分析方法，突破了痕量检测、位点解析与碱基分辨三大壁垒。
环境污染已跃为全球性健康威胁的第二大死亡风险因素。针对在环境污染诱发的癌症发生发展中起关键作用的DNA腺嘌呤甲基化与胞嘧啶（去）甲基化以及破坏DNA碱基对的DNA损伤，建立了系列超高灵敏、抗干扰、高分辨分析方法与技术：
1. “超高灵敏”、“抗干扰”分析方法。通过开发原创性的高等生物特有的“腺嘌呤代谢编码的15N同位素示踪技术”及“双亲萃取一步去除外源性甲基化腺嘌呤的方法”，建立了抗干扰能力超过三个数量级的内源性DNA 6mdA质谱分析方法，可检测0.5个6mdA/108 bp，灵敏度提高超过二个数量级；建立了集成式"盐桥修饰的磁性微纳颗粒原位富集-酶解技术"及"质子化容量提升三个数量级的质谱增强技术"，可将质谱检测限从百万细胞量级降至20细胞级，灵敏度提高了四个数量级，实现了细胞数目极为稀少的卵母细胞等样本的超高灵敏检测；采用量子点标记和免疫识别技术，发展了“可变电场驱动DNA损伤的富集方法”，研制出“毛细管电泳与荧光偏振联用装置”，使苯并(a)芘-DNA加合物损伤的检测灵敏度提高了5400倍，达到6.6  10-21摩尔水平 (其他论著8)，较经典的32P放射性检测灵敏度提高了三个数量级，满足了人血液中10-20摩尔数量级的要求。
2. “高分辨”定位分析方法。针对基因序列的多变性，提出“动力学引导人工定向进化筛选”策略，合成出四种可特异性识别单个6mdA的超亲体蛋白质。利用超亲体突破了“破坏碱基对间氢键配对”的经典表观遗传修饰测序思路，实现了高等生物DNA 6mdA的精准序列定位，以及与干扰性外源微生物6mdA的区分，

（二）利用所建立的超高灵敏分析方法和装置，发现DNA表观遗传新修饰新机制，并揭示环境污染诱导的新效应新机制。
1. 利用所建立的“超高灵敏”“抗干扰”分析方法，首次发现模式生物果蝇胚胎基因组存在DNA 6mdA修饰，提示多细胞高等生物中存在DNA 6mdA (Cell封面论文)。Cell期刊为此发表评述文章，称该发现为 “A second life for DNA 6mdA”。
2. 发现维生素C (Vc) 作为增强DNA去甲基化酶活性的辅助因子，这一“critical breakthrough”为Vc的抗肿瘤等新功能的研究“opens the gate”。这一原创性发现被国际表观遗传学权威、美国科学院院士Anjana Rao认为："汪海林团队阐明了Vc通过直接结合并激活DNA去甲基化酶的分子机制"，破解了困扰学科近四十年、诺奖获得者Linus Pauling提出的“Vc抗癌增效”之谜。21个国家/地区82个实验室因此开始了Vc辅助的治疗白血病等疾病的后续研究，其成果发表在Cell、Nature等高影响期刊上，累计他人引用该成果530次，写入25本专著。
3. 发现环境污染诱导的DNA损伤修复与DNA去甲基化调控新机制。
1）利用研制的电泳-荧光偏振联用装置，建立了单核苷分辨的结合位点解析技术，发现了含苯并(a)芘加合物的DNA可与修复蛋白UvrAB发生连续多位点的缠绕作用，提出普适性的“DNA缠绕-双链融解”损伤识别新模型，为环境污染致癌的预防提供理论依据；
2） 在国际上率先揭示环境污染诱导的DNA去甲基化效应，突破“基因突变-疾病”经典遗传学范式。其中，镍离子暴露抑制DNA去甲基化的发现被德国环境健康中心Peters教授作为金属离子重塑表观遗传的典型范例(Cell 评述)。所提出的“活性氧调控DNA去甲基化”机制推动了肿瘤低氧微环境表观重编程等重大科学发现(Nature 2016)。

（三）分析技术推广与合作。
国际上十九家机构因使用“超高灵敏”“高分辨”分析方法，与汪海林建立了深度合作，先后在Nature、Science等高影响期刊发表合作论文40篇。其中，汪海林检测到卵母细胞的DNA甲基化改变，提示Stella蛋白可抑制过度DNA甲基化，为Stella缺失导致“不孕”的机制阐明提供了关键的直接证据，成果在Nature 发表后被Cell评论；利用所建立的“超高灵敏”“抗干扰”分析方法，解决了美国Fang Gang 教授提出的机器学习-单分子测序中DNA 6mdA的偏差大的问题，将其偏差由超过2个数量级降至10%以下，可消除假阳性，成果合作发表在Science。

汪海林学风严谨，他的研究工作重基础源头创新，为我国分析化学（特别是生物分子功能分析）和环境毒理做出了原创性贡献。

代表成果

1. Luo, Q.#; Mo, J.#; Chen, H.#; Hu, Z.; Wang, B.; Wu, J.; Liang, Z.; Xie, W.; Du, K.; Peng, M.; Li, Y.; Li, T.; Zhang, Y.; Shi, X.; Shen, W.-H.; Shi, Y.*; Dong, A.*; Wang, H.*, Ma, J.* Structural insights into molecular mechanism for N6-adenosine methylation by MT-A70 family methyltransferase METTL4. Nat. Commun. 2022, 13, 5636.
2. Lyu, C.#; Niu, Y.#; Lai, W.; Wang, Y.; Wang, Y.; Dai, P.; Ma, C.; Chen, S.; Li, Y.; Jiang, G.; Liang, Z.; Ma, W.; Gao, Z.*; Tong, W.-M.*; Wang, H.* Rare and misincorporated DNA N-6-methyladenine is a hallmark of cytotoxic stresses for selectively stimulating the stemness and proliferation of glioblastoma cells, Cell Discov. 2022, 8: 39.
3. Liu, X.#; Lai, W.#; Li, Y.#; Chen, S.; Liu, B.; Zhang, N.; Mo, J.; Lyu, C.; Zheng, J.; Du, Y. R.; Jiang, G.; Xu, G. L.; Wang, H.* N6-methyladenine is incorporated into mammalian genome by DNA polymerase. Cell Res. 2021, 31: 94-97.
4. Yang, X.#; Yang, Y.#; Sun, B. F.#; Chen, Y. S.#; Xu, J. W.#; Lai, W. Y.#; Li, A.; Wang, X.; Bhattarai, D. P.; Xiao, W.; Sun, H. Y.; Zhu, Q.; Ma, H. L.; Adhikari, S.; Sun, M.; Hao, Y. J.; Zhang, B.; Huang, C. M.; Huang, N.; Jiang, G. B.; Zhao, Y. L.; Wang, H. L.*; Sun, Y. P.*; Yang, Y. G.* 5-methylcytosine promotes mRNA export -- NSUN2 as the methyltransferases and ALYREF as an m5C reader. Cell Res. 2017, 27: 606-625. (Cover, highlighted)
5. Zhao, B.#; Zhang, D.#; Li, C.; Yuan, Z.; Zhong, S.; Jiang, G.; Yang, Y. G.; Le, X. C.; Weinfeld, M.; Zhu P.; Wang, H.* ATpase activity tightly regulates RecA nucleofilaments to promote homologous recombination. Cell Discov. 2017, 3: 16053.
6. Zhang, G.#; Huang, H.#; Liu, D.#; Cheng, Y.; Liu, X.; Zhang, W.; Yin, R.; Zhang, D.; Zhang, P.; Liu, J.; Li,C.; Liu, B.; Luo, Y.; Zhu, Y.; Zhang, N.; He, S.; He, C.; Wang, H.*; Chen, D.* N6-methyladenine DNA modification in Drosophila. Cell, 2015, 161: 893-906. (Cover, Previewed by Cell)
7. Zhao, B.#; Yang, Y. #; Wang, X.#; Chong Z.; Yin, R.; Song, S. H.; Zhao, C.; Li, C.; Huang, H.; Sun, B. F. Wu, D.; Jin, K. X. Song, M.; Zhu, B. Z.; Jiang, G.; Danielsen, J. M. R.; Xu, G. L.; Yang, Y. G.*; Wang, H.* Redox-active quinones induces genome-wide DNA methylation changes by an iron-mediated and Tet-dependent mechanism. Nucleic Acids Res. 2014, 42: 1593-1605.
8. Yin, R.; Mao, S.-Q.; Zhao, B.; Chong, Z.; Yang, Y.; Zhao, C.; Zhang, D.; Huang, H.; Gao, J.; Li, Z,; Jiao, Y.; Li, C.; Liu, S.; Wu, D.; Gu, W.; Yang, Y. G.; Xu, G. L.; Wang, H.* Ascorbic Acid Enhances Tet-mediated 5-Methylcytosine Oxidation and Promotes DNA Demethylation in Mammals. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135: 10396-10403.
9. Liu, S.; Zhao, B.; Zhang, D.; Li, C.; Wang, H.* Imaging of non-uniform motion of single DNA molecules reveals the kinetics of varying-field isotachophoresis. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135: 4644-4647.
10. Zhang, D.; Lu, M.; Wang, H.* Fluorescence anisotropy analysis for mapping aptamer-protein interactions at the single nucleotide levels. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133: 9188-9191.

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