人类早期胚胎体外发育阻滞过程中DNA主动去甲基化的调控规律及功能研究
批准号:
82101745
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李琳
依托单位:
学科分类:
早期胚胎发育
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李琳
中文摘要
DNA主动去甲基化是哺乳动物早期胚胎发育过程中极为重要的表观遗传重编程,该过程异常会导致胚胎体外培养发育过程的停滞,但是其在人类早期胚胎体外发育阻滞过程中的具体变化规律和调控特征还尚未完全清楚。因此,本项目以DNA主动去甲基化的重要中间产物5-醛基胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)为切入点,利用我们已经报道掌握的CELVER-seq技术,结合运用该技术绘制完成的人类早期胚胎体外正常发育过程中DNA主动去甲基化的特征图谱,进一步深入比较并揭示人类早期体外发育阻滞胚胎在DNA主动去甲基化方面的异常调控模式和特点。最后,对上述找出的在阻滞胚胎中的异常特征进行分子水平的验证,以及初步的功能性探索实验,阐明DNA主动去甲基化异常导致胚胎发育阻滞的机制。本项目将会加深对人类早期胚胎发育过程中分子调控规律的认识,为进一步改善胚胎体外培养体系,提高“试管婴儿”的成功率提供重要的理论支撑。
英文摘要
DNA methylation reprogramming plays a crucial role in epigenetic regulation during human early embryonic development, the dysfunction of this process might lead to embryonic arrest. However, the active DNA demethylation process during this crucial period remains largely unexplored. In this study, we use single-cell CLEVER-seq to quantify the 5-formylcytosine (5fC) level of human arrested preimplantation embryos and compare to figure out the abnormal DNA demethylation pattern during this period. Furthermore, we will check and identify candidate genes or elements with abnormal DNA demethylation pattern which might be associated with the development arrest. And then figure out the mechanism of abnormal DNA demethylation in development arrest. Collectively, our work offers new insights into the molecular basis of the complex demethylation process during human embryonic development and provides clues to improve the efficiency for in-vitro fertilization-embryo transfer (IVF-ET).
本研究中,我们对临床上体外受精发育阻滞的合子、2细胞、4细胞和8细胞胚胎进行单细胞多组学测序分析,揭示人类发育阻滞早期胚胎中出现多组学重编程障碍,包括转录活性增加、DNA甲基化和染色质开放性升高、组蛋白H3K4me3修饰衰减。通过多组学数据分析,发现各阶段发育阻滞胚胎中均出现异常的细胞骨架、DNA损伤增加和重复元件激活,整体表现为基因组不稳定性增加。此外,我们发现AURKA(Aurora A kinase)的活性在发育阻滞胚胎中明显下降,进一步通过人类和小鼠早期胚胎AURKA活性抑制实验,证明AURKA被抑制导致早期胚胎不能进行有丝分裂,出现发育阻滞的现象,同时引发细胞骨架形成异常、DNA损伤增加和代谢活性下调。此外,抑制AURKA后引起的人类着床前发育阻滞受精卵在转录组、DNA甲基化、染色质可及性和H3K4me3修饰方面的特征与前期临床上散发型发育阻滞受精卵完全一致。说明AURKA被抑制是人类早期胚胎发育阻滞的一个重要原因。人类发育阻滞胚胎虽然没有分裂,但是合子基因组(Zygotic genome activation, ZGA)仍然被逐步激活,提示人类ZGA不依赖于有丝分裂。基于AURKA活性抑制实验的发育阻滞模型,进一步验证了人类和小鼠ZGA不依赖于有丝分裂。针对人类发育阻滞胚胎中ZGA仍然逐渐激活的现象,我们鉴定出转录因子YY1不仅是人类ZGA的新型调控因子,其对于人类早期胚胎组蛋白修饰H3K4me3的重编程也发挥着重要作用。我们的工作系统解析了多种表观遗传修饰重编程对人类发育阻滞胚胎转录异常的调控机制。此外,我们的成果对人类ZGA和早期胚胎发育的关键调控因素提供了新的见解,为提高人类体外受精早期胚的发育率提供了重要线索。我们的工作以封面论文形式于2024年发表在Nature Cell Biology杂志,得到国家自然科学基金委网站的大力宣传。
亲核素KPNB1调控HIV潜伏的机制及新型双功能潜伏逆转剂的研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:李琳
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依托单位:
基于宿主硫氧还蛋白互作蛋白TXNIP的HIV潜伏调控研究
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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:52万元
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批准年份:2022
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负责人:李琳
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依托单位:
DNA甲基化和染色质可及性在人类精子发生中的作用及其调控机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:100.0万元
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批准年份:2022
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负责人:李琳
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依托单位:
靶向BRD4蛋白的新型HIV潜伏促进剂调控 HIV潜伏的作用及分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2021
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负责人:李琳
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依托单位:
多域泛素化连接酶UHRF1作为HIV潜伏逆转剂新靶点的研究
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批准号:82073896
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李琳
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依托单位:
基于单细胞多组学技术研究人类胚胎生殖细胞命运转变的调控机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:李琳
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依托单位:
基于单细胞多组学技术研究人类胚胎生殖细胞命运转变的调控机制
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批准号:32070833
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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:2020
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负责人:李琳
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依托单位:
BRD4蛋白调控TIP60激活HIV潜伏感染的机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:李琳
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依托单位:
抗CD45RO抗体-JQ1偶联物激活HIV潜伏库的作用及机制研究
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批准号:81673481
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项目类别:面上项目
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资助金额:54.0万元
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批准年份:2016
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负责人:李琳
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依托单位:
酸酐修饰抗SEVI抗体作为双功能杀微生物剂的抗病毒活性及作用机制研究
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批准号:81273560
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李琳
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依托单位:
酸酐修饰蛋白预防HIV性传播的作用机制研究
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批准号:30801412
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2008
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负责人:李琳
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依托单位:
国内基金
海外基金