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BEND3的染色质定位及功能研究
结题报告
批准号:
31501059
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
张彦
学科分类:
C0602.基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张晶、朱西平
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中文摘要
哺乳动物基因组中,70-80%的CpG是甲基化的。然而富含GC的CpG岛区域却很少被甲基化。根据已有注释,70%的基因都含有CpG岛启动子,不仅包括大多数管家基因,还包括一些组织特异性表达的基因,CpG岛很可能参与了对这些基因的转录调控。然而,非甲基化CpG岛调控基因表达的机制尚不清楚。目前已知一些可以依赖ZF-CXXC结构域来特异性结合非甲基化CpG的蛋白。利用体外pull down实验,我们发现BEND3可以特异性结合非甲基化的CpG。但是,BEND3并没有ZF-CXXC结构域,说明存在一种新的机制可以解读非甲基化的CpG。本申请试图阐明BEND3结合非甲基化CpG的分子机制;利用免疫染色和ChIP-seq技术研究BEND3在染色质上的定位;通过建立敲除细胞系,结合高通量测序技术研究BEND3对于转录调节的功能。研究结果将有助于理解非甲基化CpG信号的解读及其对转录调控的影响。
英文摘要
It’s estimated that approximately 70% to 80% of CpG dinucleotides are methylated in mammalian genomes. However, CpG islands (CGIs) which are characterized by increased CpG content and GC percentage remain free of DNA methylation. Approximately 70% of annotated gene promoters are associated with CGIs, including most housekeeping genes and many tissue-specific genes, which suggests a function of CGIs in regulating gene expression. However, the precise mechanisms by which CpG islands contribute to regulatory element function remain poorly understood. It has been demonstrated that un-methylated CpG signals in CGIs can be interpreted by some proteins, which contain a specific un-methylated CpG binding motif, ZF-CXXC motif. With DNA pull down assay in vitro, we found that BEND3 preferentially bound to un-methylated CpG fragments. Moreover, BEND3 doesn’t possess the ZF-CXXC motif, which may suggest a novel binding mechanism. In this application, we prepare to investigate the molecular mechanism by which BEND3 specifically recognizes un-methylated CpG; we also intend to explore the chromatin localization of BEND3 using immunostaining and ChIP-seq technology. In addition, we will use Bend3 knock-out cell lines and high-throughput sequencing technology to unravel the functions of BEND3. Our results may give more clues about how signals of un-methylated CpG are interpreted and involved in regulation of gene expression.
哺乳动物基因组中,70-80%的CpG是甲基化的。然而富含GC的CpG岛区域却很少被甲基化。根据已有注释,70%的基因都含有CpG岛启动子,不仅包括大多数管家基因,还包括一些组织特异性表达的基因,CpG岛很可能参与了对这些基因的转录调控。启动子区域DNA 的甲基化修饰可以排斥特定转录因子的结合,并招募抑制性因子,维持基因沉默的状态。而这些非甲基化的CpG 也可以招募特定的结合蛋白来行使功能。然而,目前对于非甲基化CpG 结合蛋白的研究十分有限,并且主要围绕在含有ZF-CXXC 结构域的蛋白上。因此,寻找其他非甲基化DNA 的结合蛋白对于解读CpG 岛的功能至关重要。利用体外pull down实验,我们发现BEND3可以特异性结合非甲基化的CpG。但是,BEND3并没有ZF-CXXC结构域,说明存在一种新的机制可以解读非甲基化的CpG。本项目试图解读BEND3与非甲基化DNA 结合的机制,并研究其对基因转录和染色质状态的影响。通过本项目的研究,我们取得了以下几方面成果:首先,我们证明了BEND3在体外选择性结合非甲基化CpG序列,并且明确了BEND3中第四个BEN结构域是重要的;其次,我们发现BEND3主要定位在含有非甲基化CpG岛的启动子区域,并且BEND3的富集程度与基因的表达水平呈正相关。基因的表达水平越高,BEND3的信号越高。但是BEND3的缺失对于其结合位点的DNA甲基化水平没有影响;最后,我们发现,在小鼠胚胎干细胞中BEND3的缺失不会影响基因的转录水平,但是在RA诱导的干细胞分化过程中,BEND3的缺失会导致部分基因的上调或者下降减弱。
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Preferential Protection of Genetic Fidelity within Open Chromatin by the Mismatch Repair Machinery
通过错配修复机制优先保护开放染色质内的遗传保真度
DOI:10.1074/jbc.m116.719971
发表时间:2016
期刊:Journal of Biological Chemistry
影响因子:4.8
作者:Sun Lue;Zhang Yan;Zhang Zhuqiang;Zheng Yong;Du Lilin;Zhu Bing
通讯作者:Zhu Bing
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