DNA甲基化对刺参夏眠调控关键基因的转录抑制机理
批准号:
31472257
项目类别:
面上项目
资助金额:
89.0 万元
负责人:
陈慕雁
依托单位:
学科分类:
水产学基础
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
Kenneth B·Storey、王天明、纪毓鹏、周珊珊、刘旭绪、朱爱军
中文摘要
代谢减退过程中长期的基因转录抑制机制将是未来几年夏眠调控机理研究热点之一,DNA甲基化作为表观遗传修饰的主要方式之一在基因转录抑制的调控中起到了关键的作用。项目拟从夏眠刺参代谢减退期间的基因整体表达抑制机制入手,以DNA甲基化的表观调控为突破点,基于前期构建的夏眠刺参基因表达谱筛选出的代谢减退调控的关键基因,克隆鉴定关键基因的全长和启动子区域,预测其CpG岛;借助DNA甲基化的研究手段,测定夏眠不同时期关键基因的甲基化状态,发掘5个以上受DNA甲基化调控的夏眠相关的候选基因;以不同浓度的去甲基化药物处理非夏眠和深度夏眠期刺参肠道组织细胞,测定候选基因甲基化状态和mRNA表达水平的变化,验证DNA甲基化和夏眠代谢减退期间基因转录抑制的相关性;应用ChIP技术阐明甲基结合蛋白(MBDs)在抑制基因转录活性途径中的关键作用;揭示DNA甲基化在刺参夏眠代谢减退过程中的基因转录调控机理。
英文摘要
Exploration of the molecular mechanisms of long-term gene transcriptional suppression is a current challenge for aestivation research and other forms of hypometabolism. DNA methylation is a major epigenetic mechanism that is a key regulatory candidate for such transcriptional suppression. The present application proposes a novel analysis of the role of DNA methylation as the molecular mechanism of gene silencing during aestivation in the sea cucumber. Based on our previous profile of gene expression during aestivation, several crucial hypometabolism-associated genes were identified as significantly down-regulated during deep aestivation and then significantly up-regulated again during arousal. The full-length cDNA and promoter regions of these genes will be cloned and identified using RACE and genome-walking methods, and CpG islands (putative methylation sites) within them will be predicted. Technologies for DNA methylation analysis will then be applied to determine the methylation status of these crucial genes and at least 5 aestivation-associated candidate genes that are regulated by DNA methylation will be identified for further study. To validate the relationship between DNA methylation and transcriptional gene depression during aestivation, the DNA methylation status and mRNA expression patterns of these candidate genes will be investigated in 5-ADC treated intestine cells collected from different stages of the aestivation-arousal cycle. On the basis of these results, the functional role of methylated CpG binding proteins (MBDs) as mediators of methylated DNA will then be explored using ChIP technology. The proposed study will reveal the importance of DNA methylation as a regulatory mechanism for reversible gene transcriptional depression during aestivation.
代谢减退过程中长期的基因转录抑制机制将是未来几年夏眠调控机理研究热点之一,DNA甲基化作为表观遗传修饰的主要方式之一在基因转录抑制的调控中起到了关键的作用。本项目以夏眠刺参代谢减退期间DNA甲基化的表观调控作用研究为突破点,发掘了DNA甲基化系统关键调节酶(DNA甲基转移酶家族成员,甲基结合蛋白家族成员和DNA去甲基酶家族成员)在夏眠不同阶段的表达模式;利用RACE 技术和Genome walking技术分别获得了部分夏眠相关关键基因的cDNA 全长,启动子区和内含子区,分析鉴定了夏眠相关关键基因的完整基因结构。应用 qRT-PCR技术和BSP(Bisulfite sequencing PCR)技术分别测定了夏眠关键基因在刺参夏眠不同阶段不同组织中 mRNA 的表达水平和甲基化特征,发掘了4个夏眠相关关键基因在刺参夏眠期间的甲基化模式,分析了关键基因甲基化特征变化与夏眠代谢减退期间转录表达变化之间的相关性。项目执行后期在刺参基因组释放的基础上,利用高分辨率的全基因组重亚硫酸盐测序技术对刺参夏眠不同时期不同组织的DNA甲基化特征进行了全基因组的扫描分析,研究发现RPPT基因家族成员在夏眠期间表现出显著的甲基化差异,DMR pathway富集分析表明mRNA监视路径被显著富集,进一步从基因组层面上初步阐明了DNA 甲基化在夏眠代谢减退期间基因转录表达中的整体调控策略;本研究将为刺参代谢减退过程中长期的基因表达抑制机制研究提供新思路,为阐明环境胁迫,基因表达和有机体应激反应三者之间复杂关系提供一个新的契机,为水产动物特殊生理机能发生机制的研究开拓一个新的突破点。..
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A potential anti apoptotic regulation:The interaction of heat shock protein70 and apoptosis-inducing factor mitochondrial 1 during heat stress and aestivation in sea cucumber
潜在的抗凋亡调节:海参热应激和夏眠期间热休克蛋白70与凋亡诱导因子线粒体1的相互作用
DOI:
10.1002/jez.2180
发表时间:
--
期刊:
Journal of Experimental Zoology-A
影响因子:
--
作者:
[Shasha Wang, Xingke Li, Muyan Chen, Kenneth B Storey, Tianming Wang]
通讯作者:
Tianming Wang
DOI:
10.16441/j.cnki.hdxb.20160260
发表时间:
2016
期刊:
中国海洋大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[陈慕雁, 孙芮, 洪泽州, 朱爱军]
通讯作者:
朱爱军
Understanding mechanism of sea cucumber Apostichopus japonicus aestivation: Insights from TMT-based proteomic study
海参夏眠机制的认识:基于TMT的蛋白质组学研究的见解
DOI:
10.1016/j.cbd.2016.06.005
发表时间:
2016-09-01
期刊:
COMPARATIVE BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY D-GENOMICS & PROTEOMICS
影响因子:
3
作者:
[Chen, Muyan, Li, Xingke, Wang, Tianming]
通讯作者:
Wang, Tianming
Gene structure, expression, and DNA methylation characteristics of sea cucumber cyclin B gene during aestivation
海参cyclin B基因夏眠期间的基因结构、表达及DNA甲基化特征
DOI:
10.1016/j.gene.2016.09.006
发表时间:
2016
期刊:
Gene
影响因子:
3.5
作者:
[Zhu Aijun, Chen Muyan, Zhang Xiumei, Storey Kenneth B.]
通讯作者:
Storey Kenneth B.
DNA methylation levels analysis in four tissues of sea cucumber Apostichopus japonicus based on fluorescence-labeled methylation-sensitive amplified polymorphism (F-MSAP) during aestivation
基于荧光标记甲基化敏感扩增多态性(F-MSAP)夏眠期间刺参四种组织DNA甲基化水平分析
DOI:
10.1016/j.cbpb.2014.11.001
发表时间:
2015
期刊:
Comparative Biochemistry and Physiology B-Biochemistry & Molecular Biology
影响因子:
2.2
作者:
[Ye Zhao, Muyan Chen, Kenneth B. Storey, Lina Sun, Hongsheng Yang]
通讯作者:
Hongsheng Yang
共 11 条
TRPM2通道介导刺参温度感知机制及其在夏眠行为调控中的作用研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:56万元
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批准年份:2022
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负责人:陈慕雁
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依托单位:
miRNA靶向调控刺参响应高温低氧逆境胁迫的分子机制研究
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批准号:31972767
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:陈慕雁
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依托单位:
刺参夏眠相关神经肽发掘及其功能验证
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批准号:41676124
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项目类别:面上项目
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资助金额:67.0万元
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批准年份:2016
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负责人:陈慕雁
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依托单位:
夏眠刺参代谢减退相关microRNAs发掘及其调控作用研究
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批准号:31201972
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2012
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负责人:陈慕雁
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依托单位:
国内基金
海外基金