拟南芥ILP1、NTR1复合物调控miRNA生成的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91740101
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    100.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

MicroRNAs (miRNAs) are negative regulators of gene expression and play critical roles in normal development and responses to environmental stimuli in both plants and animals. A biochemical pathway of miRNA metabolism has been well established. However, how the pathway is precisely regulated is largely unknown. Moreover, it has been widely appreciated that splicing occurs co-transcriptionally and defects in splicing may in turn affect transcription. Unlike canonical introns for protein coding genes, sites for splicing in MIR genes are usually under weak or no selection during evolution due to their non-coding nature, and are considered as suboptimal. We hypothesized that it is generally more difficult for the spliceosome to accurately identify splicing sites and determine whether or not to splice for suboptimal sites (i.e. alternatively spliced introns) than optimal ones (i.e. fully spliced introns). As a result, splicing process for such suboptimal substrates can be more frequently stalled and/or terminated. By using a reverse genetic approach, we have identified ILP1 and NTR1, two major components of the spliceosome disassembly complex, as new players of miRNA biogenesis. In this project, we propose to utilize a combination of genetic, biochemical and molecular biological approaches to study the how ILP1 and NTR1 regulate pri-miRNA splicing fidelity and how this process in turn affect MIR gene transcription and/or miRNA processing. This research will expand our knowledge on how the quality control mechanism for co-transcriptional splicing regulates non-coding RNA splicing, transcription and/or processing.
MicroRNA (miRNA)是基因表达的负调节因子,在动植物生长发育和响应外界环境等方面起重要作用。miRNA合成的生化途径已经明晰,但对该途径调控的研究方兴未艾。前期研究发现多个剪切相关蛋白在MIR基因转录或加工过程中发挥作用,但其工作机制并不清楚。Pre-mRNA的剪切通常伴随转录发生,剪切过程的异常可影响转录。与编码基因的内含子不同,MIR基因由于不编码蛋白质,其剪切位点在进化过程中受到的选择压较低,因此推测剪切复合体扫描到pri-miRNA后较难进行准确识别及判断是否剪切,剪切过程中断或出错的几率更高。我们前期分离鉴定了两个可能与剪切复合体解离有关的蛋白ILP1和NTR1参与miRNA生成。本项目拟在前期研究的基础上进一步探讨ILP1、NTR1复合物对MIR基因转录、剪切以及miRNA加工中的交互作用机制。该研究将拓展我们对剪切复合体调控非编码RNA剪切并影响转录或加工的认识。

结项摘要

MiRNA在动植物生长发育以及响应外界环境等方面发挥重要作用。MIRNA基因由于不编码蛋白质,因而其内含子位点在进化过程中受到的选择压较低。前期研究表明多个剪接复合物相关蛋白参与调控miRNA生成,但具体功能及工作机制不清。在本项目的资助下,我们通过基于候选基因的反向遗传筛选,分离鉴定了两个在动植物中保守的剪接复合物解离因子ILP1、NTR1参与miRNA生物合成。生化分析表明ILP1、NTR1、PRP43等剪接因子共同组成植物内含子-套索RNA剪接(ILS)复合物,调控数百个编码和非编码基因的可变剪接。机制研究揭示ILP1、NTR1通过与miRNA加工复合物成员DCL1、SE相互作用,广谱性调控MIRNA基因的转录延伸,且该过程独立于两者对RNA可变剪接的调控。上述研究丰富了剪接因子参与非编码RNA共转录调控的分子机理。已在Nucleic Acids Res,PNAS等高水平期刊发表论文5篇,应邀撰写方法学图书章节1章。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Degradation of unmethylated miRNA/miRNAs by a DEDDy-type 3' to 5' exoribonuclease Atrimmer 2 in Arabidopsis.
拟南芥中 DEDDy 型 3' 至 5' 核糖核酸外切酶 Atrimmer 2 降解未甲基化的 miRNA/miRNA。
  • DOI:
    10.1073/pnas.1721917115
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Proc Natl Acad Sci U S A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Xiaoyan;Wang Yuan;Dou Yongchao;Chen Lu;Wang Junli;Jiang Ning;Guo Chunce;Yao Qingqing;Wang Chizao;Liu Lin;Yu Bin;Zheng Binglian;Chekanova Julia A;Ma Jinbiao;Ren Guodong
  • 通讯作者:
    Ren Guodong
Spliceosome disassembly factors ILP1 and NTR1 promote miRNA biogenesis in Arabidopsis thaliana
剪接体分解因子 ILP1 和 NTR1 促进拟南芥中 miRNA 的生物合成
  • DOI:
    10.1093/nar/gkz526
  • 发表时间:
    2019-09-05
  • 期刊:
    NUCLEIC ACIDS RESEARCH
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Wang, Junli;Chen, Susu;Ren, Guodong
  • 通讯作者:
    Ren, Guodong
Hyponastic Leaves 1 protects pri-miRNAs from nuclear exosome attack
Hyponastic Leaves 1 保护 pri-miRNA 免受核外泌体攻击
  • DOI:
    10.1073/pnas.2007203117
  • 发表时间:
    2020-07-21
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Gao, Shuai;Wang, Jingyu;Ren, Guodong
  • 通讯作者:
    Ren, Guodong

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其他文献

中国树甲族昆虫区系初步分析(鞘翅目:拟步甲科)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
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    四川动物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苑彩霞;任国栋
  • 通讯作者:
    任国栋
AMPHISTETHUS BIWENXUANI, NEW SPECIES OF ENDOMYCHIDAE FROM XIZANG, CHINA
中国西藏内丝虫科新种比温旋尼
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    ANNALES ZOOLOGICI (Warszawa)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常凌小;任国栋
  • 通讯作者:
    任国栋
FOUR NEW SPECIES OF INDALMUS GERSTAECKER, 1858 FROM CHINA
Indalmus Gerstaecker 的四个新种,1858 年来自中国
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    ANNALES ZOOLOGICI (Warszawa)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常凌小;任国栋
  • 通讯作者:
    任国栋
中国蝗虫一新纪录属和三新种(直翅目,斑腿蝗科)(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    动物分类学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛本勇;任国栋;欧晓红
  • 通讯作者:
    欧晓红
蓝绿齿角芫菁异型触角的扫描电镜观察(鞘翅目:芫菁科)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    河北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李秀敏;任国栋;王新谱
  • 通讯作者:
    王新谱

其他文献

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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

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          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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