基于Hi-C及ChIA-PET技术的结核分枝杆菌复合群(MTBC)3D、4D基因组差异研究
结题报告
批准号:
31770870
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈非
学科分类:
C0507.核酸生物化学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
王桂荣、钟君、丁楠、董梦醒、李翠丹、张祥丽、刘杰、王淑琦
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
结核病目前仍为全球传染病第一杀手,并由于耐药结核流行等原因,使其全球防控形势更加严峻。结核分枝杆菌复合群(MTBC)是导致结核病的主要病原菌,其成员基因组序列相似性超过99%,但表型差异较大。全面解析MTBC染色体的空间结构(3D基因组),对于深入揭示其致病性、毒力、耐药等表型差异深层次根源极具意义。本项目拟利用Hi-C、ChIA-PET技术,构建12株不同谱系MTBC菌株染色体DNA元件三维结构图谱;结合本课题组已发表上述菌株比较基因组和甲基化组信息,研究MTBC基因组一维序列及甲基化修饰对其3D基因组的影响,探究MTBC的3D基因组与其表型特征之间的相关性;在上述基础上,绘制代表性MTBC菌株不同生长阶段多时空4D基因组动态变化图谱,探索其4D基因组变化规律。希望通过上述研究,为构建MTBC多维多组学空间作用网络图谱奠定基础,也为结核病的临床防治及药物设计的研究提供理论支持及新思路。
英文摘要
Tuberculosis remains the most lethal infectious disease globally for now. Due to the spread of drug-resistant tuberculosis, the global situation of tuberculosis control is austere. As the primary pathogen causing tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) members belonging to different lineages share more than 99% identity at the nucleotide level, however, they vary widely in pathogenic phenotype. A comprehensive analysis on their chromosome conformation (ie. three dimensional genome, 3D-genome) is of undoubtedly great significance to thoroughly uncover the essence of phenotype including pathogenicity, virulence, drug resistance and host adaption. Therefore, this proposal will access the chromosome interaction map between DNA elements and the three-dimensional model of 12 MTBC strains belonging to different lineages by using Hi-C and ChIA-PET. According to the published complete genomes and precision methylomes of these strains, the proposal will also investigate the effects of difference in genomic sequence and methylation pattern on their chromosome spatial structures, and explore the relativity between chromosome conformation and phenotypic expression. Furthermore, the temporal and spatial rearrangements of chromosome conformation (ie. four dimensional genome, 4D-genome) for the representative MTBC strains will be acquired by determining 3D genomes in different growth stages. Overall, this study will lay the foundations for better constructing multi-dimensional interaction network through multi-nomic analysis, and provide powerful theoretical support and a new resolution for clinical treatment and drug design on tuberculosis.
近两年COVID-19肆虐全球,使得结核病全球防控面临了新的挑战。2021全球结核年报显示,2020年的结核病的死亡人数较2019年增加10万,超过150万,这是自2005年来15年内首次出现增长。结核分枝杆菌复合群(MTBC)是导致结核病的主要病原菌,其成员基因组序列相似性超过99%,但表型差异较大。全面解析MTBC染色体的空间结构(3D基因组),对于深入揭示其致病性、毒力、耐药等表型差异深层次根源极具意义。本项目利用Hi-C等技术,构建了12株不同谱系MTBC菌株染色体DNA元件三维结构图谱,发现结核分枝杆菌染色体邻近位点之间的频繁互作,在互作矩阵中存在高强对角线。尤为值得一提的是,与大肠杆菌不同,结核的染色体3D基因组的互作矩阵中除了主对角线外,还存在于其垂直的次对角线,反映了结核分枝杆菌的复制叉的两DNA之间也存在相互作用。结合本课题组已发表上述菌株比较基因组和甲基化组信息,我们进一步探究了MTBC基因组一维序列及甲基化修饰对其3D基因组的影响,以及MTBC的3D基因组与其表型特征之间的相关性,发现不同谱系的MTBC存在不同的CID边界(染色体相互作用域),而CID边界处的基因表达不仅受到三维结构的调控,还受到表观组的调控。进而,我们选取了两株代表性菌株进行了不同生长阶段多时空4D基因组动态变化图谱,探索了4D基因组变化规律,发现两株结核分枝杆菌存在类似的4D基因组变化图谱:在基因组位点间的短距离上,平台期比对数期互作频率低,在长距离上,平台期比对数期互作频率高。我们的研究为构建MTBC多维多组学空间作用网络图谱奠定了基础,也为结核病的临床防治及药物设计的研究提供了理论支持及新思路。
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
Pan-Genomic Study of Mycobacterium tuberculosis Reflecting the Primary/Secondary Genes, Generality/Individuality, and the Interconversion Through Copy Number Variations.
结核分枝杆菌泛基因组研究反映初级/次级基因、通用性/个体性以及拷贝数变异的相互转换
DOI:10.3389/fmicb.2018.01886
发表时间:2018
期刊:Frontiers in microbiology
影响因子:5.2
作者:Yang T;Zhong J;Zhang J;Li C;Yu X;Xiao J;Jia X;Ding N;Ma G;Wang G;Yue L;Liang Q;Sheng Y;Sun Y;Huang H;Chen F
通讯作者:Chen F
DOI:10.1093/cid/ciy883
发表时间:2019-07-18
期刊:Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America
影响因子:--
作者:Huang H;Ding N;Yang T;Li C;Jia X;Wang G;Zhong J;Zhang J;Jiang G;Wang S;Zong Z;Jing W;Zhao Y;Xu S;Chen F
通讯作者:Chen F
Small RNA Profiles of Serum Exosomes Derived From Individuals With Latent and Active Tuberculosis
潜伏性和活动性结核病患者血清外泌体的小 RNA 谱
DOI:10.3389/fmicb.2019.01174
发表时间:2019-05-28
期刊:FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
影响因子:5.2
作者:Lyu, Lingna;Zhang, Xiuli;Zhang, Zongde
通讯作者:Zhang, Zongde
“结核抵抗者”多维全息组学图谱构建及特有免疫机制研究
20000个跨界动植物寄生/共生微生物宿主适应性基因研究
一种新型DNA存储技术研究
"ATCGZP"六核酸分子合成生命遗传系统的设计与构建
一种可完全去疤的具有可逆末端终止测序功能的核苷酸类似物的研究
国内基金
海外基金