Prmt7-piRNAs通路对猪精原干细胞增殖分化的调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31702083
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1702.家畜种质资源与遗传育种学
  • 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

Pig spermatogonial stem cells (SSCs) are the foundation of spermatogenesis and characterized by the ability to self-renew and differentiate into spermatids, ultimately, forming spermatozoa. Better understanding the mechanism underlying pig SSCs proliferation and differentiation has great significance for pig genetics, breeding and reproduction. It has been shown that protein arginine methyltransferase (Prmt) involved in the regulation of Piwi-interacting RNAs (piRNAs) biogenesis, a class of newly discovered small non-coding RNAs (26-31 nt in length) which were specifically expressed in gonad. Both Prmts and piRNAs play critical roles in stem cell maintenance and male germ cell development. Our former study discovered that Prmt7 was able to replace Sox2 in combination with Oct4 and Klf4 to reprogram mouse embryonic fibroblasts into induced pluripotent stem cells. Therefore, we propose the scientific hypothesis: Prmt7 regulates the proliferation and differentiation of pig SSCs through affecting piRNA biogenesis. To this end, we plan to overexpress or knock down Prmt7 expression in pig SSCs followed by examining the piRNA biogenesis, proliferation and differentiation of pig SSCs via qPCR, Western blot, Northern blot, small RNA sequencing, and bioinformatic analysis, to uncover the biological function of Prmt7-piRNAs pathway in regulating the proliferation and differentiation of pig SSCs, which would further provide new theoretical information for the molecular mechanisms of pig spermatogenesis, as well as technological support for the application of pig SSCs.
猪精原干细胞(Spermatogonial stem cells, SSCs)的增殖与分化是猪精子发生的基础,探索其调控机制对猪遗传育种与繁殖具有重要意义。蛋白精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferase,Prmt)调控生殖腺特异表达的piRNA(一类非编码小RNA)生成,二者均参与干细胞维持和雄性生殖细胞发育;申请人前期工作发现Prmt7能取代Sox2诱导多能干细胞形成,因此提出科学假设:Prmt7通过影响piRNA生成而调控猪SSCs增殖分化。项目拟通过在猪SSCs中过表达、干扰Prmt7,利用qPCR、Western和Northern杂交、测序及生物信息学等技术,探讨piRNA生成和猪SSCs增殖分化变化,从而解析Prmt7-piRNAs通路对猪SSCs增殖分化的调控作用,为猪精子发生的调控机制提供理论基础,也为猪SSCs的应用提供技术支持。

结项摘要

精原干细胞是精子发生的基础,探索其调控机制对动物遗传育种与繁殖具有重要意义。蛋白精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferase,Prmt)能够调控生殖腺特异表达的piRNA(piwi-interacting RNA)生成,且Prmt和piRNA均参与干细胞维持和雄性生殖细胞发育。因此,为探究Prmt7-piRNAs通路在精原细胞中的调控作用,本项目分离获得了小鼠和猪的精原干细胞,解析了白消安对精原干细胞自噬的作用及其分子机制,检测了Prmt7在小鼠和猪多个组织中的表达,解析了Prmt7在精原细胞中的作用及调控机制,以及Prmt7对精原细胞mRNA,miRNA和piRNA的调控。发现白消安通过AKT和p53信号通路中的mTOR抑制精原干细胞自噬;Prmt7在心、肝、脾、肺、肾、肌肉和睾丸中广泛表达;干扰Prmt7表达抑制精原细胞增殖,出现S期阻滞;RNA测序分析发现287个差异基因(|log2FoldChange|>=1和padj<0.05)、48个差异miRNA(padj<0.05)、7个差异piRNA cluster(padj<0.05),并对差异基因、差异miRNA的靶基因、及产生差异piRNA的来源基因进行了GO功能富集和KEGG通路分析;分析后发现一个在睾丸中特异性高表达的Akt亚型,即Akt3,不仅是差异基因,也是差异miRNA的靶基因富集通路中的基因,于是推测Prmt7可能是通过Akt3参与调控精原细胞的增殖等过程;干扰及补救实验结果显示Akt激动剂SC79能够恢复Prmt7抑制剂SGC3027对CCNE1和CDK2的抑制作用,说明Prmt7很可能是通过Akt3作用于精原细胞的增殖等过程。项目结果为猪精原干细胞相关研究提供了新的理论基础,也为精原干细胞的应用提供了技术支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ide基因通过AKT调控成肌细胞增殖和分化的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭健康;樊自尧;牛鹏霞;刘志国;牟玉莲;张明睿;李奎;王冰源
  • 通讯作者:
    王冰源
Busulfan Suppresses Autophagy in Mouse Spermatogonial Progenitor Cells via mTOR of AKT and p53 Signaling Pathways
白消安通过 AKT 和 p53 信号通路的 mTOR 抑制小鼠精原祖细胞的自噬
  • DOI:
    10.1007/s12015-020-10027-4
  • 发表时间:
    2020-08-24
  • 期刊:
    STEM CELL REVIEWS AND REPORTS
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wei, Rui;Zhang, Xiaoyu;Zou, Kang
  • 通讯作者:
    Zou, Kang
农业动物干细胞研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    遗传
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王冰源;牟玉莲;李奎;刘志国
  • 通讯作者:
    刘志国
猪精原干细胞体外分离培养及移植的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国畜牧兽医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张明睿;刘志国;王冰源
  • 通讯作者:
    王冰源

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其他文献

我国动物生物育种产业现状及发展策略探讨
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊明民;杨亚岚;阮进学;王冰源;张艳敏;周荣;李奎
  • 通讯作者:
    李奎
PNPLA5基因敲除对大鼠睾丸形态学及精子运动能力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡言青;徐 奎;魏迎辉;邱乙卿;张秀玲;王冰源;刘志国;牟玉莲;李 奎
  • 通讯作者:
    李 奎

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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

        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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