Understanding epigenetic mechanisms in tissue-specific gene expression

了解组织特异性基因表达的表观遗传机制

基本信息

  • 批准号:
    2290106
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Between 20-25,000 protein coding genes have been identified in the human and mouse genomes that give rise to ~200,000 transcripts in tissue- and developmental stage-specific combinations. These transcripts can be generated via co-transcriptional pre-mRNA processing mechanisms that include alternative splicing (AS) and alternative polyadenylation (APA). Estimates based on transcriptome analyses reveal that ~90% of human transcripts undergo AS and that APA occurs in at least 70% of mammalian pre-mRNAs. AS involves the differential inclusion of exons and sometimes introns to form the mature mRNA. APA refers to the polyadenylation of transcripts originating from the same gene but that differ in their 3' end. Both AS and APA are dependent on specific sequences recognised by the cellular machinery. APA events can occur either at 3' untranslated regions (UTRs) or intragenic locations, here we consider intragenic APA. The incidence of intragenic polyadenylation (IPA) varies across tissues and cell types providing a way to diversify both the transcriptome and the proteome. Genome-wide, we have identified over 4000 host genes that harbour an (intragenic CpG island) iCGI in the mammalian genome, including novel iCGI/host gene pairs. The transcriptional activity of these iCGIs is tissue- and developmental stage-specific and, for the first time, we demonstrated that the premature termination of host gene transcripts upstream of iCGIs is closely correlated with the level of iCGI transcription in a DNA-methylation independent manner. These studies suggest that iCGI transcription, rather than histone modification (eg H3K36me3) or DNA methylation, interfere with host gene transcription and pre-mRNA processing genome-wide and contribute to the spatiotemporal diversification and regulation of the transcriptome, impacting proteome. There is evidence in the literature for the failure of correct AS and APA to result in pathological conditions and cancer. Imprinted genes are particularly useful models for the dissection of epigenetic gene expression regulation. There are ~130 genes in mouse and human that are subject to genomic imprinting. Monoallelic expression of these genes is coordinated by allele-specific DNA methylation of imprinting control regions. The expression of imprinted genes is determined by the inherited allele. The active and silent alleles of imprinted genes share the same DNA sequence and are present within the same cellular environment, so that allelic differences in gene expression are the consequence of epigenetic differences between the alleles. The imprinted Mcts2/H13 locus is an ideal model in which to study iCGI activity and chromatin context on active and silent alleles and this study will dissect the mechanism of iCGI dependent intronic APA choice. Here, the Mcts2/H13 locus will be tagged in neural stem cells with fluorescent markers to generate a reporter system. Once this system has been characterised, it will be exposed to a CRISPR KO screen to identify regulators of iCGI dependent intronic APA. Potential candidates will be validated and knocked out in an in vitro neurogenesis model to assess their essentiality during differentiation. Alongside this experimental approach, a computational strand of the project will be performed to take advantage of extensive single cell RNA-seq data from specific brain regions to leverage a well-studied neurogenesis model to specifically focus on transcript levels and more importantly, provide isoform-specific resolution to further understand AS and APA in the brain in terms of transcript diversity potential and specific locus identification.
人类和小鼠基因组中已发现20- 25,000个蛋白质编码基因,这些基因在组织和发育阶段特异性组合中产生约200,000个转录本。这些转录物可以通过共转录前mRNA加工机制产生,包括选择性剪接(AS)和选择性聚腺苷酸化(阿帕)。基于转录组分析的估计显示,约90%的人类转录物经历AS,阿帕发生在至少70%的哺乳动物前mRNA中。AS涉及外显子和有时内含子的差异包含以形成成熟mRNA。阿帕是指源自相同基因但3'末端不同的转录物的多腺苷酸化。AS和阿帕都依赖于细胞机器识别的特定序列。阿帕事件可以发生在3'非翻译区(UTR)或基因内位置,这里我们考虑基因内阿帕。基因内多聚腺苷酸化(IPA)的发生率在不同组织和细胞类型之间变化,提供了一种使转录组和蛋白质组多样化的方法。在全基因组范围内,我们已经鉴定了超过4000个在哺乳动物基因组中具有(基因内CpG岛)iCGI的宿主基因,包括新的iCGI/宿主基因对。这些iCGI的转录活性是组织和发育阶段特异性的,并且我们首次证明了iCGI上游宿主基因转录物的过早终止与iCGI转录水平以DNA甲基化独立的方式密切相关。这些研究表明,iCGI转录,而不是组蛋白修饰(如H3 K36 me 3)或DNA甲基化,干扰宿主基因转录和前mRNA加工基因组范围内,并有助于时空多样性和转录组的调节,影响蛋白质组。文献中有证据表明,正确的AS和阿帕失败会导致病理状况和癌症。印迹基因是研究表观遗传基因表达调控的重要模型。在小鼠和人类中有大约130个基因受到基因组印记的影响。这些基因的单等位基因表达是通过印记控制区的等位基因特异性DNA甲基化来协调的。印迹基因的表达由遗传的等位基因决定。印迹基因的活性和沉默等位基因共享相同的DNA序列,并且存在于相同的细胞环境中,因此基因表达中的等位基因差异是等位基因之间的表观遗传差异的结果。印迹Mcts 2/H13基因座是研究iCGI活性和活性等位基因和沉默等位基因的染色质背景的理想模型,本研究将剖析iCGI依赖的内含子阿帕选择机制。在这里,Mcts 2/H13基因座将在神经干细胞中用荧光标记物标记以产生报告系统。一旦该系统被表征,它将暴露于CRISPR KO筛选,以识别iCGI依赖性内含子阿帕的调节因子。将在体外神经发生模型中验证和敲除潜在候选物,以评估其在分化过程中的重要性。除了这种实验方法,该项目的计算链将利用来自特定脑区域的广泛的单细胞RNA-seq数据,利用经过充分研究的神经发生模型专门关注转录水平,更重要的是,提供亚型特异性分辨率,以进一步了解AS和阿帕在转录多样性潜力和特定位点识别方面的大脑。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Intragenic CpG Islands and Their Impact on Gene Regulation.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

NPM1表观重塑巨噬细胞代谢及修复表型在心肌缺血损伤中的调控作用
  • 批准号:
    82371825
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
GLS1通过α-KG调控表观遗传修饰在实验性近视巩膜重塑中的作用机制
  • 批准号:
    82371092
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
转录因子剂量效应调控体细胞重编程的表观遗传机制研究
  • 批准号:
    31970681
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
组蛋白分子伴侣FACT调控异染色质转录沉默的作用机制研究
  • 批准号:
    31900433
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
探索VASH2转录激活对肝细胞癌血管生成和上皮间质转化的作用及机制
  • 批准号:
    81172267
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
肿瘤DNA低甲基化发生分子机理及其对白血病发病重要性的研究
  • 批准号:
    30872933
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高等植物远缘杂交诱导的表观遗传变异(epigenetic variation)现象及其在物种进化和新种形成中的作用
  • 批准号:
    30430060
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    140.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似海外基金

Understanding resistance mechanisms to protein arginine methyltransransferase Inhibitors in Lymphoma
了解淋巴瘤对蛋白精氨酸甲基转移酶抑制剂的耐药机制
  • 批准号:
    10668754
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding epigenetic mechanisms of neuronal growth abnormalities using a mouse model of developmental disorders
使用发育障碍小鼠模型了解神经元生长异常的表观遗传机制
  • 批准号:
    23K14696
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Understanding and targeting non-genetic mechanisms of drug resistance
了解和针对耐药性的非遗传机制
  • 批准号:
    10590490
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding mechanisms of epigenetic instability in ageing and cancer
了解衰老和癌症中表观遗传不稳定性的机制
  • 批准号:
    2882189
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding mechanisms of transcriptional regulation by chromatin adaptor proteins
了解染色质接头蛋白的转录调控机制
  • 批准号:
    10624930
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding mechanisms of transcriptional regulation by chromatin adaptor proteins
了解染色质接头蛋白的转录调控机制
  • 批准号:
    10533396
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Three-model platform for understanding DMD epigenetic mechanisms and advancing small molecule therapies
用于了解 DMD 表观遗传机制和推进小分子疗法的三模型平台
  • 批准号:
    10578675
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Three-model platform for understanding DMD epigenetic mechanisms and advancing small molecule therapies
用于了解 DMD 表观遗传机制和推进小分子疗法的三模型平台
  • 批准号:
    10341141
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding the neurodevelopmental role and mechanism of histone demethylase JMJD3
了解组蛋白去甲基化酶 JMJD3 的神经发育作用和机制
  • 批准号:
    10397619
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding Mechanisms Underlying Chronic Stress-Induced Asthma in Children by Population and Single-Cell Epigenomics Approaches
通过群体和单细胞表观基因组学方法了解儿童慢性压力诱发哮喘的机制
  • 批准号:
    10053566
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了