DEAH/RHA类RNA解旋酶AtRH59调控拟南芥雌配子体发育的分子机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    31170293
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    高新起
  • 依托单位：
    山东农业大学
  • 学科分类：
    C0207.植物生殖与发育
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

配子体的发育是被子植物世代交替过程中的关键环节，研究表明mRNA剪接调控拟南芥雌配子体的发育。我们分离到一个拟南芥雌配子体发育的突变体，命名为atrh59。序列分析表明AtRH59编码RNA解旋酶，酵母中的同源蛋白参与pre-mRNA剪接。AtRH59除含有RNA解旋酶保守的DEXDc和HELICc结构域以外，还含有HA2和DUF1605两个结构域，属于植物中一类新的未知功能的RNA解旋酶(DEAH/RHA类)。拟南芥基因组中有24个基因编码DEAH/RHA类RNA解旋酶，但是这类RNA解旋酶在植物发育过程中的功能还不清楚。本研究通过基因表达模式分析、解旋酶活性分析、酵母突变体互补、蛋白质互作、Tiling array分析以及蛋白质与mRNA互作等方面来研究AtRH59通过参与pre-mRNA剪接调控拟南芥雌配子体发育的分子机制，了解DEAH/RHA类RNA解旋酶在植物发育过程中的功能。

结项摘要

被子植物的雌配子体又称为胚囊。雌配子体的形成过程，不仅是被子植物世代交替的关键阶段，也是种子和果实产生、粮食产量形成的基础。RNA的合成和加工过程也参与了雌配子体发生的调控。RNA 解旋酶在RNA转录、翻译、RNA加工以及核糖体装配等RNA代谢过程中发挥重要作用。拟南芥基因组中包含100多个RNA 解旋酶，但是只有少数基因的功能得到验证。本课题是在鉴定到一个拟南芥DEAH/RHA 类 RNA 解旋酶基因AtRH59/AtDEAHb3的突变体的基础上展开的。. AtDEAHb3基因在拟南芥分生组织、叶片、幼嫩花粉和胚珠发育过程中表达。AtDEAHb3蛋白分布在细胞质、细胞核中。AtDEAHb3解旋酶含有四个保守的结构域 DEAH、HELICc、HA2和OB-fold。拟南芥AtDEAHb3 T-DNA插入突变体雌配子体发育过程中的有丝分裂进程延迟，雌配子体发育的同步性被破坏。这些延迟发育的雌配子体不能参与受精，导致种子败育。延迟授粉实验发现通过雌配子的传递效率上升，表明部分突变的雌配子体最终可以发育成熟并能受精。这些结果表明AtDEAHb3在拟南芥雌配子体的发育中起重要作用。. 拟南芥的AtDEAHb3能够互补酵母prp22突变体的热敏感表型，推测拟南芥的AtDEAHb3参与了物中mRNA前体的剪接。拟南芥GFA1在酵母中的同源蛋白Snu114p是剪接复合体U5 snRNP的主要组份。酵母双杂交实验、BIFC实验和Pull-down实验证实AtDEAHb3可以和GFA1相互作用。进一步通过AtDEAHb3的不同片段分别与GFA1进行酵母双杂交分析，发现AtDEAHb3通过其DEAH和HELICc domain之间的序列与GFA1相互作用。通过氨基酸位点的突变以及突变体表型互补分析，我们鉴定到AtDEAHb3的266、267位的氨基酸在AtDEAHb3的与GFA1的互作中起关键作用。进一步我们鉴定了多个基因的pre-mRNA的剪接受到AtDEAHb3和GFA1的调控，这些基因在胚囊发育过程中起作用。. 我们的研究表明AtRH59/AtDEAHb3可能通过与拟南芥中U5 snRNP复合体的互作，参与调节胚囊发育进程重要功能基因的前体mRNA的剪接。研究结果为有助于进一步理解pre-mRNA剪接在调控拟南芥雌配子体发育过程中作用的分子机理。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Transcriptional evidence for inferred pattern of pollen tube-stigma metabolic coupling during pollination.
授粉期间花粉管-柱头代谢耦合推断模式的转录证据
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0107046
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Yue X;Gao XQ;Wang F;Dong Y;Li X;Zhang XS
  • 通讯作者：
    Zhang XS
Identification of small secreted peptides (SSPs) in maize and expression analysis of partial SSP genes in reproductive tissues
玉米小分泌肽（SSP）的鉴定及生殖组织中部分SSP基因的表达分析
  • DOI：
    10.1007/s00425-014-2123-1
  • 发表时间：
    2014-10-01
  • 期刊：
    PLANTA
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Li, Ye Long;Dai, Xin Ren;Zhang, Xian Sheng
  • 通讯作者：
    Zhang, Xian Sheng
Correlation of aquaporins and transmembrane solute transporters revealed by genome-wide analysis in developing maize leaf.
全基因组分析揭示玉米叶发育过程中水通道蛋白和跨膜溶质转运蛋白的相关性
  • DOI：
    10.1155/2012/546930
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Comparative and functional genomics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yue X;Zhao X;Fei Y;Zhang X
  • 通讯作者：
    Zhang X
ABNORMAL POLLEN TUBE GUIDANCE1, an Endoplasmic Reticulum-Localized Mannosyltransferase Homolog of GLYCOSYLPHOSPHATIDYLINOSITOL10 in Yeast and PHOSPHATIDYLINOSITOL GLYCAN ANCHOR BIOSYNTHESIS B in Human, Is Required for Arabidopsis Pollen Tube Micropyl
异常花粉管 GUIDANCE1 是拟南芥花粉管 Micropyl 所必需的，它是酵母中糖基磷酸肌醇 10 和人类中磷脂酰肌醇聚糖锚生物合成 B 的内质网定位甘露糖基转移酶同源物
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Plant Physiology
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Chen, Guang Hui;Tang, Li Li;Wang, Hao;Zhang, Xian Sheng
  • 通讯作者：
    Zhang, Xian Sheng

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    高新起
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  • 通讯作者：
    席湘媛
紫花苜蓿Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性
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  • 发表时间：
    2008
  • 期刊：
  • 影响因子：
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  • 通讯作者：
    高新起

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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