多种真核生物多聚腺苷化信号的识别及其演化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61201358
  • 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:
    F0124.生物电子学与生物信息处理
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Polyadenylation and alternative polyadenylation (APA) have been shown to play an important role in gene expression regulation, which are regulated by poly(A) signals. Poly(A) signals are critical to cleavage, transcription termination and translation. However, the features of more than 20% mammalian poly(A) signals and up to 90% plant poly(A) signals remain to be further characterized. Moreover, the regulation mechanism of the newly found APA sites relevant to read-through transcription and antisense transcription remains unclear. This project will focus on transcriptomic data obtained from Next-Generation Sequencing (NGS), a data source providing greater depths and wider coverage of transcriptomes and enabling us to employ innovative new methodologies in bioinformatics studies of polyadenylation and poly(A) signals. Based on our studies about polyadenylation in the past several years, firstly, we will build an integrated poly(A) signal recognition model for the genome-wide identification of the primary sequence features and the secondary structures, and the exploration of the co-occurring interactions among different elements. Using high-quality and high-magnitude poly(A) data, we then classify APA sites based on their locations, types and biological consequences related to read-through transcription or antisense transcription. Using the poly(A) signal recognition model, we will make a comparative analysis of the poly(A) signals of APA sites in different classes and construct the co-regulated networks of the poly(A) signals. Using the large amount of poly(A) sites collected from different eukaryotic species including algae, yeast, Arabidopsis, rice, mouse, human, etc., we will build a dynamic poly(A) signal analytic model and conduct a comparative analysis for the examination of the evolutionary patterns of poly(A) signals over different species. Finally, we will release our data as an open-access database, make our bioinformatics programs open-source and create an open-access, web-based server for poly(A) signal analysis, so that the larger research community in poly(A) study can benefit from our work. Through this project, we will make significant progress toward understanding the mechanisms of mRNA 3' end processing and APA regulation, and the phenomena of read-through transcription and antisense transcription. The comparative study will provide valuable insights into the origin and evolution of poly(A) signals, further our understanding of evolutionary mechanisms regulating eukaryotic mRNA polyadenylation process and the complicated mechanism of post-transcriptional regulation, and also provide better research capabilities for finding cures to many diseases related to 3' end processing.
多聚腺苷化[poly(A)]及选择性多聚腺苷化(APA)是基因表达调控的重要途径,是由poly(A)信号调控的。Poly(A)信号对剪切、转录终止及翻译起关键作用。仍有超过20%的动物及高达90%的植物非典型poly(A)信号的特征有待识别,且新发现的与反向转录或转录通读有关的APA位点的调控机制也尚不清晰。基于多年研究基础,本项目拟从全基因组水平分析海量测序数据,识别poly(A)信号的一级序列及二级结构特征;分析新发现不同类型APA位点的poly(A)信号,构建poly(A)信号共调网络;建立poly(A)信号动态分析模型,系统研究不同真核生物poly(A)信号演化模式;开发poly(A)信号识别与分析的生物信息可视化平台。此研究有利于从反向转录和通读等新视角探索APA机制,能加深对poly(A)信号起源与进化的认识,也有助于3'末端加工相关疾病的治疗及更深入了解复杂的转录后调控机制。

结项摘要

mRNA多聚腺苷化[polyadenylation, poly(A)]是真核细胞的一个重要后转录调控过程,对细胞中mRNA的生命周期起决定作用,影响mRNA的稳定性、输出及翻译。如果一个基因有多个poly(A)位点,将可通过选择性多聚腺苷化(Alternative Polyadenylation, APA)选择不同位点来调节基因表达,如人类易栓症、地中海贫血、癌细胞周期调控、神经细胞发育,植物表观遗传调控、开花时间、及抗病抗逆等本项目从全基因组水平探索典型和非典型poly(A)信号的一级序列特征及结构特征,分析不同类型APA位点的poly(A)信号及差异,并系统研究多种真核生物的poly(A)信号演化,最终建立高效便捷的生物信息可视化平台供相关科研人员使用。本项目对不同真核生物poly(A)信号的识别及其演化的研究将有利于深入理解全基因组转录后调控及基因表达调控,并促进调控真核生物mRNA多聚腺苷化过程的分子、生物及进化机制的研究。..在人才培养方面,本项目培养了生物信息学领域的多名研究生与博士生,如项目组成员叶从庭和李磊曾赴美国迈阿密大学交流一年,归来后已顺利完成博士学业。在论著方面,本项目已资助发表了10篇SCI论文,以及3篇EI论文。其中项目负责人为通讯或第一的SCI论文有7篇(JCR 2区4篇,JCR 3区2篇,JCR 4区1篇),项目负责人通讯作者的EI期刊论文有3篇。另有3篇论文在准备投稿中(负责人为第一或通讯作者)。此外,负责人参与编著Springer出版社出版的《Polyadenylation in Plants: Methods and Protocols》书中的4章。在网站平台方面,顺利搭建了公开发表了用于poly(A)研究的VAAPA平台(http://bmi.xmu.edu.cn:8001/vaapa)和PASPA平台(http://bmi.xmu.edu.cn/paspa)。另外,正在搭建的多种植物poly(A)位点可视化及分析平台PlantAPA(暂定http://bmi.xmu.edu.cn/front)也即将投入使用。这些平台将为有关poly(A)相关的分析提供丰富的资源及有助于生物实验筛选高质量的候选基因或位点,促进APA机制的研究。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
TotalPLS: Local Dimension Reduction for Multicategory Microarray Data
TotalPLS:多类别微阵列数据的局部降维
  • DOI:
    10.1109/thms.2013.2288777
  • 发表时间:
    2014-02
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON HUMAN-MACHINE SYSTEMS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wenjie You;Zijiang Yang;Mingshun Yuan;Guoli Ji
  • 通讯作者:
    Guoli Ji
A normalization method based on variance and median adjustment for massive mRNA polyadenylation data
基于方差和中值调整的海量mRNA多腺苷酸化数据归一化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    BioTechnology: An Indian Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Ying;Wu Mingcheng;Zhang Y;Wu Xiaohui
  • 通讯作者:
    Wu Xiaohui
ESAP: A new pipeline for genome wide identification of poly(A)-site-modifying SNPs in Arabidopsis
ESAP:拟南芥中多聚 (A) 位点修饰 SNP 的全基因组鉴定的新流程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    BioTechnology: An Indian Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guan Jinting;Fu Jingyi;Ji Guoli;Wu Xiaohui
  • 通讯作者:
    Wu Xiaohui
Recent Advances in Mathematical Modeling and Simulation of DNA Replication Process
DNA复制过程数学建模与模拟的最新进展
  • DOI:
    10.2174/15748936113088880005
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
    Current Bioinformatics
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Jinting Guan;Qingshun Q. Li;Congting Ye;Yunlong Liu
  • 通讯作者:
    Yunlong Liu
A Double-Weighted Normalization Method for Identifying Differential Expression of RNA-seq Data
识别 RNA-seq 数据差异表达的双加权归一化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    International Journal Bioautomation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu, Xiaohui;Zhao, Chuang;Su, Yaru
  • 通讯作者:
    Su, Yaru

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其他文献

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吴小惠的其他基金

植物长非编码RNA选择性多聚腺苷化及其保守性的全基因组分析
  • 批准号:
    61673323
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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