纤毛发生的机理及其功能研究
批准号:
31330045
项目类别:
重点项目
资助金额:
312.0 万元
负责人:
朱学良
依托单位:
学科分类:
C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
谢乐乐、姜昊、赵惠杰、张毅荣、朱蕾、许亚男、段世超、王娟、黄珊
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中文摘要
纤毛是一种毛状细胞器,主要由基体和轴丝构成,在动物进化上保守而且功能重要。纤毛的基体是一个特化的中心粒,其上形成的数对微管由细胞膜包被形成天线状的轴丝。其中,多纤毛的发生还需要中心粒的大量扩增及保证细胞内纤毛的协调运动。纤毛可分为动纤毛和初级纤毛。动纤毛能驱动细胞或胞外液体的运动,而初级纤毛则是感觉器官,介导hedgehog等信号转导通路。纤毛功能的异常可导致一类被称为“纤毛病”的遗传疾病。我们在前期研究中,通过对处于多纤毛发生不同阶段的小鼠气管原代上皮细胞(MTEC)的基因表达谱分析和在斑马鱼胚胎中进行的纤毛相关基因筛选等发现了一系列重要的新的功能基因。本项目拟聚焦中心粒扩增、基体极性形成、轴丝生长等多纤毛发生中的重要科学问题,利用超高分辨率荧光显微术等手段以及细胞、组织、斑马鱼和基因敲除小鼠等模型深入探索并阐述纤毛发生及其行使功能的新机理,发现新的纤毛病病征及相关基因。
英文摘要
Cilium is a hair-like organelle mainly composed of basal body and axoneme. It is highly conserved in animal evolution and capable of important functions. The basal body is a specialized centriole, from which multiple bundles of microtubules grow to form the antennae-like axoneme. During the genesis of multicilia, centrioles are markedly amplified and certain mechanisms are also required to assure the coordinated movement among different cilia. Cilia can be either motile or immotile. Motile cilia propel cell movement or luminal liquid flow, whereas immotile, or primary, cilium serves as a sensory organ and mediates multiple signaling pathways. Dysfunctions of cilia have been found to cause a wide variety of genetic disorders collectively named “ciliophathy”. We have analyzed gene expression profiles at different stages of ciliogenesis by using cultured primary mouse airway epithelial cells (MTEC) and gene chip assays and performed a functional screen using zebrafish embryos and microinjection of morpholino oligos. A series of important new genes involved in distinct aspects of ciliogenesis have thus been identified. In this proposal, we will use tools such as the cutting-edge super-resolution light microscopy and model systems of cells, tissues, and animals to continue our explorations on mechanisms of ciliogenesis, with particular focuses on centriole amplification, basal body polarization, and axonemal growth. Our aim is to understand how our identified genes participate in multicilia formation, cilia functions, and possibly ciliopathy.
纤毛是由特化的中心粒(基体)和微管与其结合蛋白形成的轴丝构成的毛状细胞器,其中动纤毛驱动细胞运动或胞外液流动,而初级纤毛则是多种信号的感觉器官。纤毛在动物进化上保守且重要,其结构、功能异常会导致一类被称为“纤毛病”的遗传疾病。多纤毛的发生与运动需要中心粒的大量扩增和轴丝精准的结构形成,其调节机理是领域的难点,也是本项目的主要研究内容。. 我们发现并证明Deup1为多纤毛细胞中心粒扩增所需的摇篮体(deuterosome)的核心组分,且是母中心粒上参与中心粒复制的Cep63的旁系同源物;揭示摇篮体的本质是Deup1诱导出的不依赖于母中心粒的中心粒发生平台;展示了中心粒扩增、释放、成熟为基体并极化分布到细胞顶面的各阶段及其特征;发现Deup1源于陆生四脚动物的祖先肉鳍鱼,提出更低级的后生动物另有中心粒扩增途径。研究结果作为Nat Cell Biol封面论文发表,并获得该杂志和Science、F1000的介绍。我们的发现澄清了困扰本领域数十年的谜团,推动了领域的进展。随后,我们还证伪了国际同行在Nature报道的摇篮体发生和功能“完全依赖于子中心粒”的模型(EMBO Rep),实验结果也得到同行preprints的支持。. 我们在纤毛结构形成、功能及与疾病关系方面也做出多项发现:(1)Spef1结合并稳定纤毛中央微管(J Mol Cell Biol);(2)与衣藻不同,哺乳动物Dynein-f对纤毛运动是关键的且在轴丝上的组装依赖于Wdr78(J Mol Cell Biol);(3)Rsph9是辐射轴头部组装和中央微管稳定的重要蛋白(Biol Cell);(4)抑制纤毛发生的abLIM1是细胞皮层结构蛋白,负责组织皮层微丝网络以拮抗机械张力,保证细胞正常生命活动(Cell Discov);(5)筛选出多个含TTC结构域的纤毛发生与运动相关的功能蛋白质(PLoS One)。此外,还有多篇研究论文在撰写中,一些发现可望为后续研究提供新的切入点。. 本项目开始前我们刚涉足纤毛领域,研究系统、方法、技术手段和试剂材料等均缺乏。目前我们已建立较为完善的研究和技术体系,积累了一批研究结果,还培养了多名博士后、博士和硕士。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Parental centrioles are dispensable for deuterosome formation and function during basal body amplification
亲代中心粒对于基底体扩增过程中后体的形成和功能是可有可无的
DOI:10.15252/embr.201846735
发表时间:--
期刊:EMBO Reports
影响因子:7.7
作者:Zhao Huijie;Chen Qingxia;Fang Chuyu;Huang Qiongping;Zhou Jun;Yan Xiumin;Zhu Xueliang
通讯作者:Zhu Xueliang
Rsph9 is critical for ciliary radial spoke assembly and central pair microtubule stability
Rsph9 对于睫状径向辐条组装和中心对微管稳定性至关重要
DOI:10.1111/boc.201800060
发表时间:2019
期刊:Biology of the Cell
影响因子:2.7
作者:Zhu Lei;Liu Hao;Chen Yawen;Yan Xiumin;Zhu Xueliang
通讯作者:Zhu Xueliang
Vertebrate Dynein-f depends on Wdr78 for axonemal localization and is essential for ciliary beat.
脊椎动物 Dynein-f 依赖于 Wdr78 进行轴丝定位,对于纤毛跳动至关重要
DOI:10.1093/jmcb/mjy043
发表时间:2019-05-01
期刊:Journal of molecular cell biology
影响因子:5.5
作者:Zhang Y;Chen Y;Zheng J;Wang J;Duan S;Zhang W;Yan X;Zhu X
通讯作者:Zhu X
abLIM1 constructs non-erythroid cortical actin networks to prevent mechanical tension-induced blebbing.
abLIM1 构建非红系皮质肌动蛋白网络以防止机械张力引起的起泡
DOI:10.1038/s41421-018-0040-3
发表时间:2018
期刊:Cell discovery
影响因子:33.5
作者:Li G;Huang S;Yang S;Wang J;Cao J;Czajkowsky DM;Shao Z;Zhu X
通讯作者:Zhu X
Production of Basal Bodies in bulk for dense multicilia formation.
批量生产用于形成致密多纤毛的基底体。
DOI:10.12688/f1000research.8469.1
发表时间:2016
期刊:F1000Res
影响因子:--
作者:Xiumin Yan;Huijie Zhao;Xueliang Zhu
通讯作者:Xueliang Zhu
纤毛感受器中膜蛋白质动态周转的调节机理与功能研究
- 批准号:32230027
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:277万元
- 批准年份:2022
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
细胞生物学学科同行评议专家选择辅助系统及专家库系统建设
- 批准号:31240072
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
Nudel\Lis1\Dynein通路调节细胞骨架的组织和功能的机制
- 批准号:30830060
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:190.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
雄性生殖系统中细胞极性分裂的机制研究
- 批准号:30771076
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:44.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
细胞增殖、分化和迁移的机理
- 批准号:30623003
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:120.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
Nudel对细胞迁移的调节机制
- 批准号:30470864
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
与细胞运动性相关的Nudel\Lis1\dynein通路的组分、功能及调节
- 批准号:30330330
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:145.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
宿主细胞表面SARS病毒Spike蛋白的受体的鉴定
- 批准号:30340032
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
核分布基因NudeL和G蛋白的相互作用与有丝分裂纺锤体调节的关系
- 批准号:30270665
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
Mitosin结合蛋白基因的分子克隆及鉴定
- 批准号:39970160
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:16.0万元
- 批准年份:1999
- 负责人:朱学良
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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