核糖核酸酶H1调节飞蝗嗅觉行为的分子机制研究
批准号:
32070498
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
马宗源
依托单位:
学科分类:
动物资源与保护
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马宗源
中文摘要
核糖核酸酶H1 (RNase H1)作为核酸水解酶,调节体内RNA/DNA杂交体水平,在包括嗅觉以及神经系统在内的多个组织中广泛存在,并和神经退行性疾病有关。但是RNase H1调控嗅觉行为的功能和机制不清楚。本项目以飞蝗为研究模型,通过定量PCR、荧光原位杂交和免疫组化等技术确定RNase H1在脑中分布以及与嗅觉行为的关系,并结合行为以及电生理分析确定RNase H1对飞蝗嗅觉行为调节的基础上,验证RNase H1对RNA/DNA杂交体水平的调节。通过免疫共沉淀测序、转录组测序以及生物信息学分析受RNase H1影响并且形成RNA/DNA杂交体的差异基因。通过生物信息学分析、定量PCR、免疫共沉淀以及嗅觉行为测试等方式分析候选基因是否调节嗅觉行为,其表达是否受RNA/DNA杂交体的调节,进一步研究RNase H1通过调控RNA/DNA杂交体-靶基因环路对飞蝗嗅觉行为调控的神经分子机制。
英文摘要
Ribonuclease H1 locates universally in nervous systems in vertebrates and invertebrates. This enzyme resolves the level of RNA/DNA hybrids and shows close relationship with various neurodegenerative diseases. However, its functions in modulating behaviors, especially olfactory behaviors, in central nervous system are largely unknown. Here we use the migratory locust as an animal model to study the tissue location and the function of RNase H1 in the central nervous system by quantitative PCR, in situ hybridization and immunohistochemistry methods. After confirming the role of RNase H1 in modulating olfactory behaviors by behavior, RNAi knockdown and electrophysiology assays, we further explore its functional relationship with the modulation of the RNA/DNA hybrid level. After then, we apply immunoprecipitation and high throughput sequencing to analyze the expression of the genes forming RNA/DNA hybrids and affecting olfactory behaviors. Moreover, we apply computational analysis, quantitative PCR, immunoprecipitation and olfactory behavioral assay to detect whether the potential genes mediate olfactory behaviors, and their expression levels are affected by RNA/DNA hybrid levels. In this study, we hope to confirm the RNaseH1-RNA/DNA hybrid-targets circuit to mediate neurophysiological mechanism underlying olfactory behavior.
R环调节神经系统中的基因表达,其功能与神经退行性疾病和行为有关。然而,R环调节行为的生理作用机制并不清楚。研究发现飞蝗脑中RNase H1(RNH1)RNAi敲低引起R环积累并使飞蝗对自身的气味挥发物的嗅觉反应丧失。RNase H1干扰后的转录组分析和R环结构的全基因组筛选表明,核酸结合蛋白相关基因形成的R环结构可能会影响这些基因的表达从而介导嗅觉调节。在可能形成R环结构的核苷酸结合蛋白相关基因中,R环结构(USP39-RL)形成于usp39内含子区域,并且usp39降低飞蝗对自身挥发物和化学气味的嗅觉反应。同时,LNA修饰反义寡核苷酸(LNA-ASO)诱导的USP39-RL水平降低会提高USP39 pre-mRNA和蛋白质表达水平。USP39-RL的积累诱导usp39内含子中RNA聚合酶II(RNP II)结合降低,并随后抑制usp39 pre-mRNA的生物合成, 这种积累还降低了usp39内含子区域H3S10P的结合水平。此外,丝裂原应激激活激酶1(MSK1)增加了usp39内含子区H3S10P和RNP II的结合水平,参与调节usp39 pre-mRNA的合成。因此,usp39-RL通过干扰组蛋白H3S10磷酸化和RNPⅡ结合来usp39 pre-mRNA的合成。同时,核酸结合蛋白家族scarlet基因的内含子区可能形成R环结构。scarlet基因敲低降低了他们对自身挥发的气味混合物和特定化合物的嗅觉反应的同时,飞蝗脑中黄尿酸XA化合物增加并降低对飞蝗的嗅觉反应。scarlet pre-mRNA的有义链与scarlet DNA序列形成R环结构Scarlet-RL。LNA-ASO抑制Scarlet-RL水平并提高scarlet表达水平, Scarlet-RL调节scarlet新生RNA合成。这项研究证明USP39-RL和Scarlet-RL分别参与调控usp39和scarlet表达,为飞蝗神经系统中参与调节嗅觉行为的R环结构对基因转录调控提供新的见解。
核糖核酸酶H1调节飞蝗食欲行为的分子机制研究
-
批准号:32570577
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50.00万元
-
批准年份:2025
-
负责人:马宗源
-
依托单位:
国内基金
海外基金