叶酸缺乏对核糖体rRNA基因转录介导细胞命运决定因子路径在神经管畸形中的分子机制研究

批准号:
81771584
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
张霆
依托单位:
学科分类:
H0419.胎儿相关性疾病与胎源性疾病
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
包怡华、张海凤、郭金、裴培、谢秋、解晓露、万春蕾
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中文摘要
叶酸代谢紊乱致神经管畸形(NTDs)发生机制不清楚。rRNA转录-细胞命运决定因子-发育信号通路这一整合路径影响器官形成细胞分化走向。胚胎早期细胞命运决定因子在叶酸代谢变化下是否影响细胞分化走向而影响神经管闭合并不清楚。我们已证实低叶酸NTDs标本上游结合因子(UBF)表达增加同时rRNA基因转录改变,现拟通过叶酸缺乏细胞及动物模型明确叶酸对UBF协同细胞命运决定因子介导rRNA基因转录调控机制及神经干细胞分化去向;采用CHIP-seq、RNA-seq、Co-IP探讨以上分子协同作用对神经外胚层分化及神经管闭合关键通路活性影响;采用DNase-seq探讨叶酸增补对上述整合路径的影响及细胞分化走向的干预机制;结合Nanostring验证NTDs标本中UBF协同细胞命运决定因子调控核糖体基因转录。本项目拟从叶酸影响rRNA转录-细胞命运决定因子-神经管闭合通路路径探讨NTDs病因,促进生殖健康
英文摘要
The mechanism of folic acid metabolic disorder causing neural tube defects (NTDs) is not clear. “rRNA gene transcription - cell fate determination factors - developmental signals” integration pathway affects cell differentiation in organs forming. It is not known whether cell fate determination factors affect the differentiation of cells by folate metabolic environment in early embryo development. In samples from NTDs with low folate level, aberrant UBF level was observed along with up-regulation of rRNA gene transcription in our previous studies. To understand the effects of these synergistic molecules on the key neural tube closure pathways and the differentiation of neuroectoderm, we will use the cell model and animal model in folate deficiency to investigate the mechanism of rRNA gene transcriptional regulation and the differentiation of neural stem cells with the technique of CHIP-seq, RNA-seq and Co-IP.The effects of folic acid supplementation on the above-mentioned integration pathway and the intervention mechanism of cell differentiation will be revealed by DNase-seq. Furthermore, the validation of the function of rRNA gene transcription mediated by UBF interaction with cell fate determination factors will be made in human NTDs samples combined with Nanostring technology. This project attempts to analyse NTDs etiology from the rRNA transcription perspective to improve reproductive health.
神经管畸形(Neural Tube Defects, NTDs)是一类常见出生缺陷疾病,中国是NTDs的高发国家,叶酸增补可预防NTDs但其机制不明。核糖体rRNA—细胞命运决定因子—发育信号通路这一整合路径影响器官形成细胞分化走向。胚胎早期细胞命运决定在叶酸代谢障碍下是否会影响细胞分化走向进而影响神经管闭合并不清楚。.本项目通过叶酸缺乏的细胞、小鼠、临床NTDs标本三个层面研究叶酸代谢障碍导致同型半胱氨酸增多,进而导致组蛋白H3K79Hcy修饰富集,调控下游细胞命运决定相关基因Smarc4、Cecr2、Dnmnt3b转录表达下降,参与NTDs的发生。本研究首次揭示了组蛋白H3K79Hcy参与细胞命运决定在胚胎神经发育中的分子机制,为叶酸代谢紊乱导致的同型半胱氨酸修饰参与NTDs及其他疾病的发生提供了重要理论基础, 研究结果发表于Nature Communcation。.基于叶酸代谢紊乱的研究思路,本项目还发现叶酸缺乏下细胞命运决定因子Gcm1异常高表达后激活经典Wnt/β-catenin信号通路导致NTDs的发生,这一发现揭示细胞命运决定因子—发育信号通路在叶酸缺乏导致NTDs中的作用机制,结果发表于Cell Death & Disease。.最后本项目在前期甲氨蝶呤处理细胞导致核糖体rRNA基因转录改变的基础上,从基因组不稳定性及表观染色质改变探讨叶酸代谢障碍导致的NTDs易感基因表观特征的改变,并据此筛出7个新的NTDs易感基因,这为叶酸障碍导致的NTDs发生机制提供新的研究方向, 相关结果目前投稿于Ebio Medicine。.综上,本项目从核糖体rRNA—细胞命运决定因子—发育信号通路组成的分子路径探讨叶酸缺乏导致NTDs的分子机制,推动叶酸等营养素代谢变化对表观遗传修饰和基因调控影响规律的科学认知,也为降低出生缺陷,保障生殖健康提供新的理论依据。.
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
Elevated H3K79 homocysteinylation causes abnormal gene expression during neural development and subsequent neural tube defects
H3K79 高半胱氨酸化导致神经发育过程中基因表达异常以及随后的神经管缺陷
DOI:10.1038/s41467-018-05451-7
发表时间:2018-08
期刊:Nature Communications
影响因子:16.6
作者:Zhang Qin;Bai Baoling;Mei Xinyu;Wan Chunlei;Cao Haiyan;Li Dan;Wang Shan;Zhang Min;Wang Zhigang;Wu Jianxin;Wang Hongyan;Huo Junsheng;Ding Gangqiang;Zhao Jianyuan;Xie Qiu;Wang Li;Qiu Zhiyong;Zhao Shiming;Zhang Ting
通讯作者:Zhang Ting
Abnormal level of CUL4B-mediated histone H2A ubiquitination causes disruptive HOX gene expression
CUL4B 介导的组蛋白 H2A 泛素化水平异常导致 HOX 基因表达破坏
DOI:10.1186/s13072-019-0268-7
发表时间:2019-04-16
期刊:EPIGENETICS & CHROMATIN
影响因子:3.9
作者:Lin, Ye;Yu, Juan;Zhang, Ting
通讯作者:Zhang, Ting
Folate deficiency induced H2A ubiquitination to lead to downregulated expression of genes involved in neural tube defects
叶酸缺乏诱导 H2A 泛素化,导致神经管缺陷相关基因表达下调
DOI:10.1186/s13072-019-0312-7
发表时间:2019-11-13
期刊:EPIGENETICS & CHROMATIN
影响因子:3.9
作者:Pei, Pei;Cheng, Xiyue;Zhang, Ting
通讯作者:Zhang, Ting
Aberrant Gcm1 expression mediates Wnt/β-catenin pathway activation in folate deficiency involved in neural tube defects.
异常 Gcm1 表达介导神经管缺陷叶酸缺乏中 Wnt/β-catenin 通路的激活
DOI:10.1038/s41419-020-03313-z
发表时间:2021-03-04
期刊:Cell death & disease
影响因子:9
作者:Li J;Xie Q;Gao J;Wang F;Bao Y;Wu L;Yang L;Liu Z;Guo R;Khan A;Dan Liu;Li C;Wu J;Xie J
通讯作者:Xie J
Association between rare variants in specific functional pathways and human neural tube defects multiple subphenotypes
特定功能通路中的罕见变异与人类神经管缺陷多个亚表型之间的关联
DOI:10.1186/s13064-020-00145-7
发表时间:2020
期刊:Neural Development
影响因子:3.6
作者:Zou Jizhen;Wang Fang;Yang Xueyan;Wang Hongyan;Nisw;er Lee;Zhang Ting;Li Huili
通讯作者:Li Huili
重复序列LINE-1表观遗传修饰参与染色质区隔化异常在叶酸代谢失衡引起神经管畸形中的机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2022
- 负责人:张霆
- 依托单位:
组蛋白H3K79异常修饰参与DNA损伤修复在叶酸缺乏导致的神经管畸形中的机制研究
- 批准号:81971390
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张霆
- 依托单位:
内源性反转录转座子在神经管畸形基因组中的重排和表观调控机制的初步研究
- 批准号:81270699
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:张霆
- 依托单位:
HOXA5基因表观修饰交互作用与神经管畸形病理表型的关联分析
- 批准号:81150008
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张霆
- 依托单位:
国内基金
海外基金
