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原肠运动过程中外胚层的命运决定及表观遗传调控
结题报告
批准号:
31430058
项目类别:
重点项目
资助金额:
344.0 万元
负责人:
景乃禾
学科分类:
C1203.早期胚胎发育及细胞谱系建立
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭广敦、陈军、乔云波、刘畅、王然、禹方、陈诗锐、杨贤法、钱云
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中文摘要
在小鼠胚胎发育早期,外胚层的概念已提出多年。然而到目前为止,外胚层分化和发育的内部机制仍然所知甚少。我们在体内确立了外胚层存在的位置与时期,通过激光显微切割以及单细胞测序等技术,在全基因组水平上考察和分析了外胚层的转录表达图谱。我们进一步考察了外胚层区域的表观遗传修饰与转录组之间的调控关系。同时,在体外建立了外胚层干细胞系。本项目拟在上述研究基础上,结合体内体外的实验手段,继续深入研究原肠运动过程中外胚层命运决定的重要分子机制,在全基因组水平上详细阐释表观遗传调控对外胚层模式建成的影响和分子调控。这些工作的完成将有助于加深人们对胚胎发育早期外胚层细胞谱系的认识,并对外胚层细胞命运决定的分子机制研究和外胚层干细胞的临床应用打下坚实的基础。
英文摘要
Early mammal embryonic development is very important for proper patterning of animal bodies. All the specific tissues and organs are derived from three germ layers which are generated during embryo gastrulation. Ectoderm is one of the three classic germ layers in the early mouse embryo, with the capacity to develop into both the central nervous system and epidermis. Because it is a transient phase of development with few molecular markers, the early ectoderm is the least understood germ layer in mouse embryonic development. In our study, we identified E7.0 as a key developmental stage when ectoderm cells exist transiently in the anterior/proximal domain of the ectodermal layer. Through the combination of laser microdissection and single cell sequencing technology, we analyzed the whole transcriptome of mouse embryo at E7.0. We compared the global transcriptome changes with important epigenetic modifiers and characterized the regulation network directing ectoderm development. Furthermore, the ectoderm cell line was established as an in vitro cell model to study the molecular mechanism underlying the ectoderm lineage commitment. Next, we will carry the analysis in the early and late gastrulation stage. We will construct a temporal and spatial regulation map with high resolution for ectoderm patterning. Based on this findings, we are close to understand the signaling networks and epigenetic regulations that lead to ectoderm identity in very much details. Our study will greatly facilitate the understanding of the ectodermal layer development in early mouse embryos and provide a framework for the ectoderm-based regenerative medicine.
脊椎动物早期胚胎发育是一个受到严谨精细调控的生命过程。在小鼠胚胎发育早期的原肠运动时期,胚胎各个特定位置的细胞在迁移和分化中,受到外源信号、内源因子及表观遗传调控的综合作用,由多能性的上胚层干细胞发育为不同发育命运的外胚层、中胚层、内胚层。其中外胚层的形成对于神经系统的发育至关重要。本项目中,我们主要聚焦在小鼠原肠运动期间外胚层的命运决定过程及其表观遗传调控机制。本项目通过开发基于少量细胞的转录组和表观遗传学研究手段,全面解析了小鼠胚层发育的时空转录组图谱,深入研究了小鼠原肠运动过程中胚胎各胚层的表观遗传修饰变化模式,揭示了原肠运动时期各胚层发育过程的表观调控机制,发现了外胚层发育过程中新的调控元件,阐明了发育相关基因在原肠胚不同区域内表观调控机制的差别。并进一步结合体外细胞培养系统,研究了小鼠胚胎干细胞神经分化过程中TGFbeta信号和表观遗传调控对细胞命运决定的协同调控作用,探讨了人胚胎干细胞神经分化过程中DNA甲基化和组蛋白修饰的重要作用。本项目的研究成果将极大地加深对哺乳动物早期胚胎发育过程中分子调控机制的认识,从而推动再生医学等的发展。
期刊论文列表
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Comments on 'Molecular architecture of lineage allocation and tissue organization in early mouse embryo'.
对“早期小鼠胚胎中谱系分配和组织组织的分子结构”的评论。
DOI:10.1093/jmcb/mjz101
发表时间:2019
期刊:J Mol Cell Biol
影响因子:--
作者:Guizhong Cui;Naihe Jing;Guangdun Peng
通讯作者:Guangdun Peng
Silencing of developmental genes by H3K27me3 and DNA methylation reflects the discrepant plasticity of embryonic and extraembryonic lineages
H3K27me3 和 DNA 甲基化对发育基因的沉默反映了胚胎和胚胎外谱系的可塑性差异
DOI:10.1038/s41422-018-0010-1
发表时间:2018
期刊:Cell Research
影响因子:44.1
作者:Xianfa Yang;Boqiang Hu;Yu Hou;Yunbo Qiao;Ran Wang;Yingying Chen;Yun Qian;Su Feng;Jun Chen;Chang Liu;Guangdun Peng;Fuchou Tang;Naihe Jing
通讯作者:Naihe Jing
DOI:10.1007/s00018-015-2125-6
发表时间:2016
期刊:CELLULAR AND MOLECULAR LIFE SCIENCES
影响因子:8
作者:Qiao Yunbo;Yang Xianfa;Jing Naihe
通讯作者:Jing Naihe
AF9 promotes hESC neural differentiation through recruiting TET2 to neurodevelopmental gene loci for methylcytosine hydroxylation.
AF9 通过将 TET2 招募到神经发育基因位点进行甲基胞嘧啶羟基化来促进 hESC 神经分化。
DOI:10.1038/celldisc.2015.17
发表时间:2015
期刊:Cell discovery
影响因子:33.5
作者:Qiao Y;Wang X;Wang R;Li Y;Yu F;Yang X;Song L;Xu G;Chin YE;Jing N
通讯作者:Jing N
Histone deacetylation promotes mouse neural induction by restricting Nodal-dependent mesendoderm fate
组蛋白脱乙酰化通过限制Nodal依赖性中内胚层命运促进小鼠神经诱导
DOI:10.1038/ncomms7830
发表时间:2015-04-01
期刊:NATURE COMMUNICATIONS
影响因子:16.6
作者:Liu, Pingyu;Dou, Xiaoyang;Jing, Naihe
通讯作者:Jing, Naihe
内胚层起源及内胚层细胞体内分化的调控机制
小鼠早期胚胎表观遗传图谱的建立
小鼠胚胎发育早期原肠运动中细胞命运决定的分子机制
功能性神经元转分化的表观遗传调控机制
组蛋白去甲基化酶在胚胎干细胞神经分化过程中的功能与机制研究
BMP信号在中枢神经系统发育过程中作用机制研究
bHLH家族负性因子在神经命运决定中的新功能及其作用机制
神经细胞命运决定和分化的分子机制
巢蛋白基因在神经元分化过程中表达调控的分子机制
神经上皮纤维蛋白基因在神经元分化过程中的功能
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