Gene and genome duplication and phenotypic novelties – Insights from spiders and insects
Gene and genome duplication and phenotypic novelties – Insights from spiders and insects
批准号:
503325252
负责人:
Dr. Matthias Pechmann
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Priority Programmes
财政年份:
--
资助国家:
德国
项目状态:
未结题
起止时间:
中文摘要
表型新颖性,如昆虫的翅膀或蜘蛛的丝腺,有助于适应不断变化的环境,因此是进化多样化的主要驱动力。通过小规模基因复制(串联复制)或大规模复制(染色体或全基因组复制)来扩展基因组信息是实现这种新颖性的重要先决条件。最近对不同节肢动物群体的基因组分析显示,蜘蛛类(如蜘蛛和蝎子)的底部至少发生了一次大规模复制事件。这一发现提供了一个独特的机会,可以将大规模复制事件的后果与通常在昆虫中观察到的小规模复制事件的后果进行比较。由于脊椎动物(经历了几轮全基因组复制)是迄今为止唯一研究大规模复制事件后果的动物,节肢动物中的新基因组资源现在有助于比较不同动物群体的大规模复制事件。对生物体有益的复制基因通常保留在基因组中,随后基因表达和功能的多样化有助于表型创新。节肢动物缺乏对基因复制及其对表型新颖性的影响的系统的全基因组分析。因此,我们将结合比较基因组学、功能基因组学和功能遗传学的方法,揭示昆虫和蜘蛛的基因保留和基因丢失模式,并从功能上测试基因复制对表型新颖性的影响。我们将汇编和注释未被充分代表的蜘蛛谱系的高质量参考基因组,并将它们与现有的高质量昆虫和海龟基因组一起进行分析。我们将研究内含子结构、转座元件含量、染色质可及性和转录本表达水平,以深入了解基因重复表达多样化的分子机制。对于选定的基因重复,我们将分析蜘蛛新奇事物(如呼吸器官或丝器)的时空表达,并将通过RNA干扰介导的基因敲除从功能上验证基因子集的功能。我们的工作将为基因和基因组复制的范围、性质和后果以及它们对表型新颖性的进化和多样化的重要性提供独特的见解。
英文摘要
Phenotypic novelties, such as the wings in insects or silk glands in spiders, facilitate adaptations to changing environments and are thus a major driver for evolutionary diversification. Expansion of genomic information by small-scale gene duplications (tandem duplications) or large-scale duplications (chromosomal or whole genome duplications) are important prerequisites for such novelties. Recent genomic analyses of different arthropod groups revealed at least one large scale duplication event at the base of the arachnopulmonates (e.g. spiders and scorpions). This finding provides a unique opportunity to compare the consequences of large-scale duplication events to small-scale duplications commonly observed in insects. Since vertebrates (that underwent several rounds of whole genome duplications), have hitherto been the only animals to study the consequences of large-scale duplication events, new genomic resources in arthropods now facilitate the comparison of large-scale duplication events across different animal groups. Duplicated genes that are beneficial for the organism are usually retained in the genome and subsequent diversification of gene expression and function contributes to phenotypic innovations. A systematic genome-wide analysis of gene duplications and their impact on phenotypic novelties is missing in arthropods. Therefore, we will combine comparative genomics, functional genomics and functional genetics approaches to reveal gene retention and gene loss patterns in insects and spiders and to functionally test the impact of gene duplications on phenotypic novelties. We will assemble and annotate high-quality reference genomes for underrepresented spider lineages and analyze them together with existing high-quality insect and chelicerate genomes. We will study intron architecture, transposable element content, chromatin accessibility and transcript expression levels to gain insights into the molecular mechanisms underlying the diversification of expression of gene duplicates. For selected gene duplicates we will analyze spatial and temporal expression in developing spider novelties like breathing organs or the silk apparatus, and the function of a subset of genes will be functionally validated via RNA interference mediated gene knock-down. Our work will provide unique insights into the extent, nature and consequences of gene and genome duplications and their importance for the evolution and diversification of phenotypic novelties.
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会议论文
Organizing the early spider embryo – Molecular and morphogenetic analysis of body axes formation in the spider Parasteatoda tepidariorum
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批准号:422268363
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2019
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负责人:Dr. Matthias Pechmann
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依托单位:
The analysis of body axis formation in the common house spider Parasteatoda tepidariorum
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批准号:226588632
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2012
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负责人:Dr. Matthias Pechmann
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依托单位:
Molecular analysis of spinneret diversification in spiders
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批准号:537960802
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:--
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负责人:Dr. Matthias Pechmann
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依托单位:
国内基金
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雷特综合症致病蛋白MeCP2在DNA损伤修复中的功能及分子机制研究
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批准号:32070780
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘红美
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依托单位:
组蛋白去乙酰化酶SirT7翻译后修饰及其在调控肿瘤耐药中的作用研究
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批准号:32070770
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:孙莲慧
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依托单位:
新的FANCM关联蛋白复合物FMAP150-FMAP160调控FANCM修复停滞复制叉的作用及机制
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批准号:32070716
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:ZHIJIANG YAN
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依托单位:
激活SENP1-Sirt3轴改善线粒体健康对延缓衰老的作用与机制研究
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批准号:92049113
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王田实
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依托单位:
小鼠Pold4介导的基因组稳定性在肺癌发生发展中的功能和机制研究
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批准号:31900512
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2019
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负责人:周忠诚
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依托单位:
DNA损伤诱导的KIFC1磷酸化介导肿瘤耐药和复发的机制及策略研究
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批准号:31970720
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:范广建
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依托单位:
果蝇新基因dNKAP调控R-loop水平和基因组稳定性的分子机制及其在肿瘤发生中的功能研究
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批准号:31970668
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:戈万忠
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依托单位:
KLF14翻译后修饰及其在调控肿瘤细胞死亡中的作用研究
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批准号:31970736
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:王传贵
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依托单位:
XPF蛋白的乙酰化修饰在DNA损伤修复中的功能与作用机制研究
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批准号:31970664
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:刘婷
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依托单位:
有丝分裂检查点激酶对遗传稳定性的维持及其在癌症中的失调
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批准号:31871361
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:Jungseog Kang
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依托单位: