Gene regulatory network evolution and the origin of biological novelties

基因调控网络进化和生物新颖性的起源

基本信息

  • 批准号:
    8667927
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-08-01 至 2014-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Cells acquire their unique fates by the differential pathways of combinatorial gene activity during the developmental period. Gene regulatory networks (GRN) controlling the specification of endomesodermal cell fates have been constructed in a handful of model systems, include sea urchins, vertebrates, and nematodes. Endomesodermal precursors that give rise to endodermal (gut derivatives) and mesodermal (muscle, blood, coelom, kidney and skeletal elements) cell types become distinct from ectodermal precursors (that give rise to epidermis and nervous system) by differential gene expression. Separate endodermal and mesodermal fates are then specified subsequently from endomesodermal precursors. Understanding the relationship between intracellular factors and extracellular signals, and reconstructing gene regulatory networks between different animal species can provide key insights in how and when the molecular and morphological characters of each organism are built. A prime example is the original evolutionary appearance of the mesodermal germ layer in animal evolution. Cnidarians (anemones, corals, and "jellyfish") are an animal group whose adults possess derivatives of only two germ layers, ectoderm and a bifunctional (having both absorptive and contractile functions) gastodermal (gut) layer. Cnidarians are the closest living relatives of other bilaterally symmetrical animals that possess all three germ layers, and compelling molecular, genomic, developmental, and evolutionary evidence exists to demonstrate that the cnidarian gastrodermis is the evolutionary precursor of both endodermal and mesodermal germ layers in all other triploblastic bilaterian animals. Thus, unraveling this cnidarian "endomesodermal" gene regulatory network, will provide necessary insight into how GRN sub circuits have been adopted, rewired or co-opted in various metazoan in order to give rise to novel, modified or specialized endomesodermal features. This grant will functionally reconstruct the gene regulatory network underlying endomesoderm formation in the cnidarian sea anemone Nematostella vectensis, (whose genome has been sequenced by the J.G.I (Dept. Energy), using, QPCR, whole genome microarrays, functional techniques such as pharmaceutical drug treatments, synthetic mRNA misexpression, translation and splice blocking morpholino approaches and cis-regulatory analysis. In addition, we will implement all the obtained data into an already existing gene expression database in order to share our findings with the scientific community. The generation of high quality molecular data from a phylogentically pivotal species for the first time will help explain the differences seen in genes and their regulatory interactions previously identified in bilaterian model systems by polarizing the direction of evolutionary change. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Project Narrative Individual cells in developing animal embryos learn their ultimate fate by the sequential differential activation of specific genes contained in each cell's genome. We have learned a great deal about how these genes functionally regulate each other in complex gene regulatory networks (GRN) in a handful of model species. This grant uses a powerful new model system to functionally understand how endodermal (gut) and mesodermal (e.g. muscle, blood, bone, kidney) arose from a common endomesodermal precursor. These novel data will provide insight into the significance of variations in the GRNs in different systems and suggest specific gene interactions involved in abnormalities in endomesodermal development.
描述(由申请人提供):细胞在发育期间通过组合基因活性的差异途径获得其独特的命运。控制内中胚层细胞命运规范的基因调控网络(GRN)已经在一些模型系统中构建,包括海胆、脊椎动物和线虫。通过差异基因表达,产生内胚层(肠道衍生物)和中胚层(肌肉、血液、体腔、肾脏和骨骼元件)细胞类型的内中胚层前体细胞类型与外胚层前体细胞(产生表皮和神经系统)不同。随后从内中胚层前体中确定单独的内胚层和中胚层命运。了解细胞内因子和细胞外信号之间的关系,并重建不同动物物种之间的基因调控网络,可以为如何以及何时构建每种生物体的分子和形态特征提供关键见解。一个典型的例子是动物进化中中胚层胚层的原始进化外观。刺胞动物(海葵、珊瑚和“水母”)是一种动物群体,其成虫仅具有两个胚层、外胚层和双功能(具有吸收和收缩功能)胃胚层(肠道)层的衍生物。刺胞动物是其他拥有全部三个胚层的双侧对称动物的现存近亲,并且令人信服的分子、基因组、发育和进化证据表明,刺胞动物的腹皮层是所有其他三叶细胞双侧动物中内胚层和中胚层胚层的进化前身。因此,解开这种刺胞动物“内中胚层”基因调控网络,将为了解GRN子电路如何在各种后生动物中被采用、重新连接或增选以产生新颖的、修饰的或专门的内中胚层特征提供必要的见解。这笔资助将在功能上重建刺胞动物海葵 Nematostella vectensis 中内中胚层形成的基因调控网络(其基因组已由 J.G.I(能源部)测序),使用 QPCR、全基因组微阵列、功能技术,如药物治疗、合成 mRNA 错误表达、翻译和剪接阻断吗啉代 方法和顺式监管分析。此外,我们将把所有获得的数据应用到现有的基因表达数据库中,以便与科学界分享我们的发现。首次从系统发育关键物种中生成高质量的分子数据,将有助于通过极化进化变化的方向来解释先前在两侧对称模型系统中发现的基因差异及其调控相互作用。 公共健康相关性:项目叙述 发育中的动物胚胎中的单个细胞通过每个细胞基因组中包含的特定基因的连续差异激活来了解其最终命运。我们已经了解了大量关于这些基因如何在少数模型物种的复杂基因调控网络(GRN)中相互功能调节的知识。该资助使用一个强大的新模型系统来从功能上理解内胚层(肠道)和中胚层(例如肌肉、血液、骨骼、肾脏)如何从共同的内中胚层前体产生。这些新数据将深入了解不同系统中 GRN 变异的重要性,并提出与内中胚层发育异常有关的特定基因相互作用。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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

{{ 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 }}

MARK q MARTINDALE其他文献

MARK q MARTINDALE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('MARK q MARTINDALE', 18)}}的其他基金

A forward genetics approach to identify novel core regulators of epithelial patte
一种识别上皮细胞新型核心调节因子的正向遗传学方法
  • 批准号:
    8669580
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
A forward genetics approach to identify novel core regulators of epithelial patte
一种识别上皮细胞新型核心调节因子的正向遗传学方法
  • 批准号:
    8189594
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
A forward genetics approach to identify novel core regulators of epithelial patte
一种识别上皮细胞新型核心调节因子的正向遗传学方法
  • 批准号:
    8282714
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory network evolution and the origin of biological novelties
基因调控网络进化和生物新颖性的起源
  • 批准号:
    8118980
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory network evolution and the origin of biological novelties
基因调控网络进化和生物新颖性的起源
  • 批准号:
    7853175
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory network evolution and the origin of biological novelties
基因调控网络进化和生物新颖性的起源
  • 批准号:
    8303425
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory network evolution and the origin of biological novelties
基因调控网络进化和生物新颖性的起源
  • 批准号:
    8514638
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Functional Genomics in a Simple Model Metazoan
简单模型后生动物的功能基因组学
  • 批准号:
    7309580
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
CELL LINEAGE AND THE FORMATION OF A SEGMENTAL BODY PLAN
细胞谱系和身体节段计划的形成
  • 批准号:
    3043311
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
CELL LINEAGE AND THE FORMATION OF A SEGMENTAL BODY PLAN
细胞谱系和身体节段计划的形成
  • 批准号:
    3043310
  • 财政年份:
    1988
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:

相似国自然基金

Idh3a作为线粒体代谢—表观遗传检查点调控产热脂肪功能的机制研究
  • 批准号:
    82370851
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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
NPC1调控肾上腺皮质激素分泌影响代谢稳态的机制研究
  • 批准号:
    82370796
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
增强子在小鼠早期胚胎细胞命运决定中的功能和调控机制研究
  • 批准号:
    82371668
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
  • 批准号:
    32371150
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Sestrin2抑制内质网应激对早产儿视网膜病变的调控作用及其机制研究
  • 批准号:
    82371070
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
蛋白磷酸酶1调节亚基3c(PPP1R3c)调控肝脏糖异生的作用及机制研究
  • 批准号:
    82370810
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
以PXR、CAR为核心的调控网络、作用机制及其指导环磷酰胺个体化用药的临床转化研究
  • 批准号:
    81173131
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
转录因子DNA结合谱绘制新方法及其应用研究
  • 批准号:
    61171030
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Gene regulatory network control of olfactory cortex cell type specification
嗅觉皮层细胞类型规范的基因调控网络控制
  • 批准号:
    10656692
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene Regulation in Memory Circuits as a Consequence of Polysubstance Use
多物质使用导致的记忆电路基因调控
  • 批准号:
    10739399
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Temporal Analysis of Combinatorial Gene Function during Vertebrate Body Elongation
脊椎动物身体伸长过程中组合基因功能的时间分析
  • 批准号:
    10606014
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory networks in early lung epithelial cell fate decisions
早期肺上皮细胞命运决定中的基因调控网络
  • 批准号:
    10587615
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene Modulation of Acetylation Modifiers to Reveal Regulatory Links to Human Cardiac Electromechanics
乙酰化修饰剂的基因调节揭示与人类心脏机电的调节联系
  • 批准号:
    10677295
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Characterizing and modeling the genomewide molecular basis of gene-environment interactions
基因-环境相互作用的全基因组分子基础的表征和建模
  • 批准号:
    10712927
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Reprogramming Gene Regulatory Networks to a Hematopoietic Stem Cell State
将基因调控网络重编程为造血干细胞状态
  • 批准号:
    10716641
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Mechanisms of repressive interactions between developmental gene regulatory networks
发育基因调控网络之间的抑制相互作用机制
  • 批准号:
    10752429
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Gene regulatory network modeling of disease-associated DNA methylation perturbations
疾病相关 DNA 甲基化扰动的基因调控网络建模
  • 批准号:
    10730859
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
Development of RNA dynamics recording and study of RNA mediated regulatory gene network
RNA动态记录的发展和RNA介导的调控基因网络的研究
  • 批准号:
    23K18108
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.36万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了