调控合子DNA 甲基化及合子转录激活的母源因子的鉴定及其作用机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31330052
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    299.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1203.早期胚胎发育及细胞谱系建立
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2018-12-31

项目摘要

During animal embryogenesis, the zygotic genome is inactivated for transcription upon fertilization and its transcription will occur after a certain period of development. The transcriptional activation of the zygotic genome is closely related to DNA demethylation of the genome, a process controlled by maternal factors. However, it remains unclear which maternal factors are involved in DNA demethylation of the zygotic genome following fertilization and how they function and regulate embryonic development. This project aims to identify maternal factors that regulating DNA demethylation of the zygotic genome and to investigate their roles in zygotic gene activation and embryonic development. To achieve these goals, ENU mutagenesis will be performed in zebrafish; mutants with the disability of DNA demethylation during the cleavage period will be identified by immunostaining with anti-5mC antibody; and the mutant genes will be mapped and cloned. The mutant embryos will be investigated for any defects in zygotic gene activation, germ layer formation and patterning, and organogenesis. The mechanisms of DNA demethylation of the identified factors will also be investigated through biochemical and genetic approaches. The accomplishment of this study would allow the discovery of new demethylation factors and new demethylation pathways, ultimately deepening our understanding of zygotic gene activation and embryonic development in vertebrates.
在动物胚胎发育过程中,受精后合子基因组处于转录抑制状态,到一定阶段合子基因才转录激活。合子基因的转录激活与基因组DNA 去甲基化密切相关,合子基因组DNA的去甲基化由母源因子调控。目前对于参与脊椎动物受精卵合子基因组去甲基化的母源因子和作用机理所知甚少,亟待利用好的实验系统去探究。本项目拟以斑马鱼为对象,通过ENU 大规模诱变,甲基化胞嘧啶(5mC)抗体免疫染色筛选,鉴定基因组DNA 甲基化水平明显上升的突变体,从而发现具有DNA 去甲基化功能的母源因子,并研究它们的作用机理和对合子基因激活、胚层形成与分化、组织器官发育的影响。本项目可望发现调控合子基因组甲基化水平的新的去甲基化因子和信号通路,加深对胚胎早期发育调控的分子机理的认识。

结项摘要

在动物胚胎发育过程中,受精后合子基因组处于转录抑制状态,到一定阶段合子基因组才激活转录。本项目致力于鉴定调控脊椎动物早期胚胎基因组中的DNA和组蛋白修饰及合子基因组激活的母源因子,研究它们的作用机制和对胚胎发育重要过程的影响。通过在斑马鱼中开展ENU诱变,建立了10个DNA甲基化水平上升的突变家系,对部分家系的突变表型进行了进一步的分析。发现尿嘧啶DNA糖基化酶Ung参与了合子基因组DNA的去甲基化,该去甲基化提供了组蛋白修饰潜能,促进合子基因组的激活。发现亲本基因组增强子区域的H3K27ac修饰在受精后迅速擦除,到合子基因组激活时才在高甲基化区域重新建立,但启动子区域的H3K27ac修饰在4细胞期即开始重建且与DNA甲基化无关,组蛋白的乙酰基化修饰与母源表达的组蛋白乙酰基转移酶密切相关。发现复制前起始复合体成员cdc6突变导致胚胎细胞周期停滞在S期、染色体异常分离、胚胎致死。发现Gbf1蛋白通过Arf1-COPI介导的囊泡转运,以细胞自主性方式调控内皮细胞的存活,进而影响血管发育和稳态维持。建立了在未成熟卵母细胞中进行遗传操作的方法,发现在卵母细胞中敲降DNA甲基转移酶基因dnmt1导致早期胚胎中DNA甲基化水平的大幅下降,胚胎在原肠作用前即大量死亡,说明早期胚胎中DNA的重甲基化对于胚胎的发育非常重要。发现一个新的重要母源膜蛋白因子Huluwa,它通过促进Axin降解而促进beta-catenin信号,母源huluwa的突变导致胚胎不能形成组织中心和体轴,说明它是一个关键的组织中心决定因子。这些研究成果加深了我们对于脊椎动物早期发育的调控机制的理解。有关研究成果发表在Science、Molecular Cell、Human Molecular Genetics、Development、Journal of Molecular Cell Biology、Journal of Biological Chemistry等期刊上。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Zebrafish cdc6 hypomorphic mutation causes Meier-Gorlin syndrome-like phenotype.
斑马鱼cdc6亚等位性突变导致Meier-Gorlin综合征样表型
  • DOI:
    10.1093/hmg/ddx305
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    Human molecular genetics
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yao L;Chen J;Wu X;Jia S;Meng A
  • 通讯作者:
    Meng A
The Kinase Activity-deficient Isoform of the Protein Araf Antagonizes Ras/Mitogen-activated Protein Kinase (Ras/MAPK) Signaling in the Zebrafish Embryo.
蛋白 Araf 的激酶活性缺陷亚型拮抗斑马鱼胚胎中的 Ras/丝裂原激活蛋白激酶 (Ras/MAPK) 信号传导
  • DOI:
    10.1074/jbc.m115.676726
  • 发表时间:
    2015-10-16
  • 期刊:
    The Journal of biological chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiong C;Liu X;Meng A
  • 通讯作者:
    Meng A
Impairment of Cargo Transportation Caused by gbf1 Mutation Disrupts Vascular Integrity and Causes Hemorrhage in Zebrafish Embryos
gbf1突变引起的货物运输受损会破坏血管完整性并导致斑马鱼胚胎出血
  • DOI:
    10.1074/jbc.m116.767608
  • 发表时间:
    2017-02-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen, Jing;Wu, Xiaotong;Meng, Anming
  • 通讯作者:
    Meng, Anming
Eph/ephrin signaling maintains the boundary of dorsal forerunner cell cluster during morphogenesis of the zebrafish embryonic left-right organizer.
Eph/ephrin 信号在斑马鱼胚胎左右组织者的形态发生过程中维持背侧先行细胞簇的边界
  • DOI:
    10.1242/dev.132969
  • 发表时间:
    2016-07-15
  • 期刊:
    Development (Cambridge, England)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang J;Jiang Z;Liu X;Meng A
  • 通讯作者:
    Meng A
Uracil-DNA glycosylase is involved in DNA demethylation and required for embryonic development in the zebrafish embryo.
尿嘧啶-DNA 糖基化酶参与 DNA 去甲基化,并且是斑马鱼胚胎发育所必需的
  • DOI:
    10.1074/jbc.m114.561019
  • 发表时间:
    2014-05-30
  • 期刊:
    The Journal of biological chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu D;Chen L;Sun Q;Wu X;Jia S;Meng A
  • 通讯作者:
    Meng A

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其他文献

Polycomb家族基因Nspc1在斑马鱼早期发育的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国医学科学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁建刚;吴旭东;彭小忠;强伯勤;龚燕华;孟安明;张敏
  • 通讯作者:
    张敏

其他文献

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孟安明的其他基金

卵子发生和胚胎发育的调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    8000 万元
  • 项目类别:
    基础科学中心项目
专项基金项目
  • 批准号:
    30949014
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    1.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Smad2/3信号通路在胚层形成和分化中的作用机理
  • 批准号:
    30830068
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    210.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
母源TGFb信号在鱼类胚胎中胚层诱导中的作用
  • 批准号:
    30570197
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Nodal受体胞内运输相关蛋白的鉴定及对中胚层诱导
  • 批准号:
    90208002
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    160.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
FGF信号在斑马鱼胚胎的早期神经诱导中的作用
  • 批准号:
    30270690
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
体节特异性表达基因terra的调控与功能研究
  • 批准号:
    39970360
  • 批准年份:
    1999
  • 资助金额:
    13.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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