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Dscam转录本5'端高度多样性的发现和调控机制及其功能研究
结题报告
批准号:
31630089
项目类别:
重点项目
资助金额:
269.0 万元
负责人:
金勇丰
依托单位:
学科分类:
C0507.核酸生物化学
结题年份:
2021
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
孟一君、刘宝平、洪伟玲、曹国政、郭鹏娟、杨棚捷、谭冰、马红茹、侯守庆
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中文摘要
果蝇唐氏综合症细胞黏附分子(Dscam)和脊椎动物原钙粘蛋白(Pcdh)是单基因位点产生蛋白同源异构体多样性的两个经典例子。黑腹果蝇Dscam基因通过可变剪接方式可产生多达38 016种同源异构体,而脊椎动物Pcdhs通过选择性启动子实现蛋白多样性。我们前期研究揭示了竞争性RNA二级结构调控Dscam互斥剪接的机制(NSMB,2011;Nat Commun,2012;RNA,2016)。最近,我们发现螯肢动物Dscam转录本5'端出人意料的多样性和复杂性,研究表明是通过可变启动子和可变剪接相结合的机制产生的,这为理解果蝇Dscam和脊椎动物Pcdhs的功能相似性提供了重要线索(Nat Commun,已接受)。在此基础上,我们将阐明选择性启动子如何与可变剪接协同激活5'端外显子表达的具体机制,建立5'端多样性调控的新模型,探明Dscam 5'端高度多样性在神经发育等重要生理过程中的作用。
英文摘要
Drosophila Dscam1 and vertebrate clustered protocadherins (Pcdhs) are two classic examples of the extraordinary isoform diversity from a single genomic locus, and both have remarkable functional similarity. Dscam1 encodes 38,016 distinct isoforms via mutually exclusive splicing in D. melanogaster, while the vertebrate clustered Pcdhs utilize alternative promoters to generate isoform diversity. We previously indicated that competing RNA structures played an impotant role in mutually exclusive splicing (Nat Struct Mol Biol, 2011; Nat Commun, 2012; RNA, 2016). Recently, we unexpectedly found extraordinary 5' isoform diversity and complexity of the Chelicerata Dscam transcripts, which were achieved through a combination of alternating promoter and alternative splicing (Nat Commun, 2016, accepted). Our findings have important implications for understanding the functional similarities between Drosophila Dscam1 and vertebrate Pcdhs. Next, we will elucidate the mechanism how alternative promoters cooperate with alternative splicing to control the selection of alternative exons at the 5' variable region, and propose a novel model for the regulation of 5' isoform diversity. Additionally, we will reveal the biological roles of the Dscam 5' isoform diversity, particularly in nervous system development.
果蝇唐氏综合症细胞黏附分子(Dscam)和脊椎动物原钙粘蛋白(Pcdh)是单基因位点产生蛋白同源异构体多样性的两个经典例子。黑腹果蝇Dscam基因通过可变剪接方式可产生多达38016种同源异构体,而脊椎动物Pcdhs通过选择性启动子实现蛋白多样性。最近,我们发现螯肢动物Dscam转录本5'端出人意料的多样性和复杂性,研究表明是通过可变启动子和可变剪接相结合的机制产生的,但是其调控机制和功能还不清楚。在项目执行期间,主要围绕sDscam高度多样性的鉴定、表达调控及其功能等开展较系统的探索,获得了前沿性进展。在已有研究基础上,探明sDscam转录本5'端多样性的组织和细胞表达模式(BMC Genomics, 2018),揭示了sDscam家族之间顺式(同一细胞内)和反式(不同细胞间)的相互作用及其在自我识别中的作用和分子机制,建立sDscam转录本5'端多样性的调控功能的新模型(PNAS, 2020);阐明了sDscamβ复杂基因座表达的调控机制和功能;开展了螯肢动物sDscam在ΔDscam1果蝇突变体功能补偿的分析研究。此外还揭示Dscam亚型表达中抵抗“first-come, first-served”剪接原则的机制(Science Advances, 2022);揭示Dscam可变剪接偏爱性在神经系统中作用(Cell Reports, 2021)。在项目执行期间,我们还发现了一类新型RNA二级结构平衡Dscam亚型的随机选择(我们称为“平衡RNA二级结构”)。通过体内突变分析揭示了这类RNA配对的双重功能:抑制近端外显子6的选择但增强远端外显子6的选择。此外,该研究还修正了教科书中关于介导Dscam可变剪接的RNA二级结构的部分错误描述(Molecular Biology of the Gene,第七版, 489-491页)。本项目已按计划高质量地完成了研究目标,并取得了重要创新性成果。部分研究工作已在PNAS, Science Advances, Cell Reports等著名期刊发表论文12篇(均为通讯作者),其中研究论文8篇(Cell和Science子刊各1篇,PNAS 1篇,均为通讯作者),多篇论文处于审稿修改中。培养博士生6名、硕士生4名、博士后1名。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
RNA structures in alternative splicing and back-splicing
选择性剪接和反向剪接中的 RNA 结构
DOI:10.1002/wrna
发表时间:2021
期刊:Wiley Interdiscip Rev RNA
影响因子:--
作者:Bingbing Xu;Yijun Meng;Yongfeng Jin
通讯作者:Yongfeng Jin
DOI:10.1261/rna.066225.118
发表时间:2018-11
期刊:RNA (New York, N.Y.)
影响因子:--
作者:Pan H;Shi Y;Chen S;Yang Y;Yue Y;Zhan L;Dai L;Dong H;Hong W;Shi F;Jin Y
通讯作者:Jin Y
Hidden RNA pairings counteract the "first-come, first-served" splicing principle to drive stochastic choice in Dscam1 splice variants.
隐藏的 RNA 配对抵消了“先来先服务”的剪接原则,从而驱动 Dscam1 剪接变体中的随机选择
DOI:10.1126/sciadv.abm1763
发表时间:2022-01-28
期刊:Science advances
影响因子:13.6
作者:Dong H;Xu B;Guo P;Zhang J;Yang X;Li L;Fu Y;Shi J;Zhang S;Zhu Y;Shi Y;Zhou F;Bian L;You W;Shi F;Yang X;Huang J;He H;Jin Y
通讯作者:Jin Y
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Wiley Interdiscip Rev RNA
影响因子:--
作者:Yongfeng Jin;Haiyang Dong;Yang Shi;Lina Bian
通讯作者:Lina Bian
Role of RNA secondary structures in regulating Dscam alternative splicing
RNA二级结构在调节Dscam选择性剪接中的作用
DOI:10.1016/j.bbagrm.2019.04.008
发表时间:2019-11-01
期刊:BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-GENE REGULATORY MECHANISMS
影响因子:4.7
作者:Xu,Bingbing;Shi,Yang;Jin,Yongfeng
通讯作者:Jin,Yongfeng
ADAR对Dscam复杂可变剪接的调控功能和作用机制
  • 批准号:
    Z25C050006
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
二斑叶螨类免疫球蛋白高度多样性形成机制和功能研究
  • 批准号:
    LD21C050002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
反义长链非编码RNA Dscam1AS 调控Dscam1可变剪接及其作用机制研究
  • 批准号:
    91740104
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
竞争RNA二级结构调控互斥可变剪接的新机制研究
  • 批准号:
    31430050
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    330.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
RNA编辑影响RNA二级结构介导可变剪接的调控机制研究
  • 批准号:
    31270844
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
非编码RNA竞争配对控制互斥剪接假说的证实和后续研究
  • 批准号:
    31071148
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
RNA编辑影响miRNA形成和表达调控功能的研究
  • 批准号:
    30770469
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
真核生物mRNA 3'末端poly(A)前非模板核苷酸序列信息的发现、形成机制及功能研究
  • 批准号:
    90508007
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
新发现的小麦小孢子特异性表达的β-expansin 基因功能研究
  • 批准号:
    30370759
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
蚕表达CTB与胰岛素融合蛋白及其抗I型糖尿病功能研究
  • 批准号:
    30270756
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    金勇丰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金