长非编码增强子eRNA在CTCF介导的染色质高级拓扑结构调控基因表达中的功能机制研究
批准号:
91640118
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
100.0 万元
负责人:
吴强
依托单位:
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄海燕、贾丽玲、彭莱、甲芝莲、周雨潇、葛笑、张默、郑金、刘沛峰
中文摘要
哺乳动物基因组中增强子的数量远远大于启动子,并且增强子在组织器官发育中对于基因精准时空表达起到关键作用。近年的研究发现增强子普遍转录长非编码eRNA,其在基因信息传递过程中可能发挥重要作用但具体机制还不清楚。申请人实验室最近发现染色质架构蛋白CTCF与增强子的方向性结合对于原钙粘蛋白增强子与启动子的远程特异性交互作用至关重要,解决了长期悬而未决的增强子方向性问题(Cell,162,900-910. 2015)。我们将详细鉴定原钙粘蛋白增强子和超级增强子eRNA,阐明其在增强子与启动子特异性远程交互作用以及CTCF等染色质架构蛋白调控基因表达的机制。这些研究对于长非编码RNA在基因信息传递过程中的调控作用具有重要意义。
英文摘要
There are far more enhancers than promoters in the mammalian genomes and enhancers are central for precise spatiotemporal gene expression during tissue development and organogenesis. Recent studies have found prevailing transcriptions of long non-coding eRNAs from enhancers that are important for gene regulation but the mechanisms of eRNA functions remain obscure. We recently discovered that the relative orientations and locations of CTCF sites in enhancers and promoters determine the directionality of higher-order chromatin looping and regulation of gene expression. In this grant application, we will characterize the enhancer and super-enhancer eRNAs in the protocadherin gene clusters and dissect their roles in specific long-distance enhancer-promoter looping and in gene regulation through CTCF/cohesin-mediated chromatin topological domains. These studies should have important implications for mechanisms of non-coding RNA function in gene regulation through chromatin architectural proteins such as CTCF.
原钙粘蛋白(PCDH: protocadherin)基因簇所编码的原钙粘蛋白质群是广泛分布于中枢神经系统的一类跨膜蛋白,在神经系统发育中具有重要的功能。成簇的原钙粘蛋白基因座包含成串排列的基因所组成的三个紧密相连的基因簇,其线性基因组结构包含众多的可变区外显子构成的可变区以及下游的包含一个由三个恒定区外显子构成的恒定区。我们发现调控PCDHα基因簇的增强子HS5-1区域具有eRNA的转录,我们研究了eRNA转录本转录过程对PCDHα基因表达调控及其参与染色质长距离成环的机制。..利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对HS5-1 eRNA进行编辑,删除eRNA的转录起始位点和插入转录终止信号,建立了eRNA表达缺陷的细胞模型。使用RNA-seq技术进行转录组测序在细胞模型发现HS5-1 eRNA能调控PCDHα基因的表达。我们发现eRNA能够影响染色质的长距离成环过程。通过使用染色质长距离成环捕获技术来探究eRNA与染色质成环的关系,结果发现eRNA的转录受到破坏后,染色质成环也会受到影响。..eRNA不仅影响染色质成环,还影响组蛋白甲基化和乙酰化。使用染色质免疫共沉淀技术检测其对RNA聚合酶II和组蛋白修饰的影响,RNA聚合酶II的结合对HS5-1增强子的活性非常重要。删除eRNA的转录起始位点和插入转录终止信号都会使RNA聚合酶II的结合减少,同时启动子活性标签H3K4me3在PCDHα基因簇亚型及其增强子HS5-1位置的结合都减少,说明eRNA以某种方式能够参与调控启动子的活性。同时,增强子活性标签H3K27ac在HS5-1增强子处的活性会减少,说明eRNA能够影响HS5-1增强子的活性。..HS5-1 eRNA的转录本和转录过程能够调控PCDHα基因的表达,影响增强子与启动子之间的染色质长距离成环,且影响启动子和增强子活性,这是从长非编码增强子RNA的角度来诠释调控PCDHα基因表达的分子机理,为研究原钙粘蛋白PCDH基因簇表达的分子机制提供新的方向。
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DOI:
10.1007/s13238-019-00656-y
发表时间:
2019-09
期刊:
Protein & Cell
影响因子:
21.1
作者:
[Yujia Lu;Jia Shou;Zhilian Jia;Yonghu Wu;Jin-huan Li;Ya Guo;Qiang Wu]
通讯作者:
Yujia Lu;Jia Shou;Zhilian Jia;Yonghu Wu;Jin-huan Li;Ya Guo;Qiang Wu
Precise and Predictable CRISPR Chromosomal Rearrangements Reveal Principles of Cas9-Mediated Nucleotide Insertion
精确且可预测的 CRISPR 染色体重排揭示了 Cas9 介导的核苷酸插入原理
DOI:
10.1016/j.molcel.2018.06.021
发表时间:
2018-08-16
期刊:
MOLECULAR CELL
影响因子:
16
作者:
[Shou, Jia, Li, Jinhuan, Wu, Qiang]
通讯作者:
Wu, Qiang
Alpha protocadherins and Pyk2 kinase regulate cortical neuron migration and cytoskeletal dynamics via Rac1 GTPase and WAVE complex in mice.
α 原钙粘蛋白和 Pyk2 激酶通过 Rac1 GTPase 和 WAVE 复合物调节小鼠皮质神经元迁移和细胞骨架动力学
DOI:
10.7554/elife.35242
发表时间:
2018-06-18
期刊:
eLife
影响因子:
7.7
作者:
[Fan L, Lu Y, Shen X, Shao H, Suo L, Wu Q]
通讯作者:
Wu Q
Cas9 has no exonuclease activity resulting in staggered cleavage with overhangs and predictable di- and tri-nucleotide CRISPR insertions without template donor
Cas9 不具有核酸外切酶活性,可导致交错切割和突出端,以及无需模板供体即可预测的二核苷酸和三核苷酸 CRISPR 插入
DOI:
10.1038/s41421-019-0120-z
发表时间:
2019-10
期刊:
Cell Discovery
影响因子:
33.5
作者:
[Shi Xin, Shou Jia, Mehryar Mohammadreza M., Li Jingwei, Wang Leyang, Zhang Mo, Huang Haiyan, Sun Xiaofang, Wu Qiang]
通讯作者:
Wu Qiang
含铜硅磷酸钙的Cu+-Cu2+转化修复感染性骨缺损的作用及机制
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:吴强
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依托单位:
Evolocumab抑制PCSK9在糖尿病性视网膜病变中的神经保护作用及机制研究
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批准号:81770940
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项目类别:面上项目
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资助金额:51.0万元
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批准年份:2017
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负责人:吴强
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依托单位:
CRISPR-Cas9遗传学DNA片段编辑技术研究原钙粘蛋白家簇的3D基因组拓扑结构及功能
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批准号:31630039
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项目类别:重点项目
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资助金额:277.0万元
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批准年份:2016
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负责人:吴强
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依托单位:
CTCF介导的染色质高级拓扑结构调控转录机制研究
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批准号:91519302
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2015
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负责人:吴强
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依托单位:
MiR-212/203调控糖网病神经节细胞凋亡的作用及机制研究
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批准号:81470641
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项目类别:面上项目
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资助金额:73.0万元
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批准年份:2014
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负责人:吴强
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依托单位:
遗传和环境因素决定UGT1家族表达活性的机制研究
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批准号:31470820
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:吴强
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依托单位:
核心蛋白多糖抑制湿性年龄相关性黄斑变性的作用及机制研究
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批准号:81271031
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:吴强
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依托单位:
钙粘蛋白Celsr亚家族的功能研究
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批准号:31171015
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2011
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负责人:吴强
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依托单位:
G蛋白耦联受体-91在糖尿病性视网膜病变发生中的作用及其机制研究
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批准号:81070738
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项目类别:面上项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:吴强
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依托单位:
UGT基因簇进化及调控研究
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批准号:30970669
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2009
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负责人:吴强
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依托单位:
国内基金
海外基金