课题基金 / 基金详情

减数分裂染色体结构对交叉重组的调节及其机制

批准号:
32070837
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王顺心
依托单位:
学科分类:
生殖细胞及性别决定
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王顺心

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
不孕不育严重影响国民生殖健康。减数分裂交叉重组异常导致的配子发生障碍或质量低下是造成不孕不育的重要原因。交叉重组的数目和分布主要受减数分裂染色体轴长调控,但其机制尚不明晰。本项目将以减数分裂染色体轴长分别增加和降低的Hr6b和Smc1β小鼠突变体为材料,通过RNA-seq和定量蛋白质组学,筛选影响减数分裂染色体结构的关键因子;综合利用细胞学、遗传学方法结合ATAC-seq、超高分辨显微等先进技术和定量的理论模拟,明确关键调控因子在减数分裂染色体上的动态及染色体开放性的变化,阐明重组过程中各种标记蛋白的数目和位置的变化。最终,解析HR6B和SMC1β调控减数分裂染色体轴长及交叉重组的分子机制。本项目的完成,将有助于人们深入认识减数分裂染色体结构及其在交叉重组调控中的重要地位,有利于全面解析交叉重组调控的分子机制,为减数分裂重组异常导致的不孕不育、出生缺陷的精准诊疗提供新思路和新靶点。
英文摘要
Infertility has seriously affected human reproductive health. Gametogenesis disorder and low gamete quality are the leading causes of infertility. Meiosis is the essential cellular program for gametogenesis. The formation of DNA crossovers(COs)between maternal and paternal chromosome is a critical event in meiosis. COs play important roles in ensuring proper chromosome segregation and increasing genetic diversity of species. Abnormally placed COs or absence of COs will lead to chromosome mis-segregation and thus aneuploidy. Therefore, the number and distribution of COs are tightly controlled. Studies from us and others have shown that the number and distribution of CO are mainly regulated by the length of meiotic chromosome axis. SMC1β is a meiosis-specific component of cohesion. Smc1β deficient mice have decreased axis lengths of meiotic chromosome and crossover numbers. HR6B is one of the ubiquitin ligases. Hr6b deleted mice have increased axis lengths of chromosome and crossover numbers. In this project, we will study how meiotic chromosome axis is modulated and how chromosome structure regulates meiotic crossovers in Smc1β and Hr6b knockout mice. To elucidate the roles of SMC1β and HR6B in regulation of meiotic chromosome structure and recombination, we will screen the critical factors using meiotic cells in different stages by RNA-seq and proteomics analysis. The dynamics of key proteins on chromosomes during meiotic progression and high-order meiotic chromosome structures in the mutants will be compared between wild type and knockout mice. The simulation of meiotic recombination process based on Beam-Film model will help us analyze the effects of different factors on meiotic recombination. Finally, we will discover the mechanisms of the regulation of SMC1β and HR6B on meiotic chromosome axis and recombination. We anticipate that the completion of this project will provide theoretical guidance and new targets for precise diagnosis and treatment for infertility.
我国高达~18%的育龄夫妇正遭受不孕不育之痛。减数分裂交叉重组异常是导致配子发生异常进而造成不孕不育的重要原因。交叉重组一方面保证染色体的正确分离,同时引起遗传物质的交换,促进物种的遗传多样性。交叉重组发生于特定的减数分裂染色体环境中,受染色体结构调控,但其调控机制还知之甚少。在本项目中,我们主要以减数分裂染色体轴长增加的泛素连接酶HR6B和筛选出的转录因子ZFP541、KCTD19小鼠突变体为材料,综合利用细胞学结合ChIP-seq、ATAC-seq等先进技术,揭示HR6B,ZFP541及KCTD19对减数分裂染色体结构的调节,并阐明其对重组过程的调控。我们发现,ZFP541和KCTD19作用于一条上下游通路调节精母细胞的减数分裂进程和小鼠的育性。ZFP541和KCTD19基因单敲除和双敲除小鼠显示了不同的染色体结构缺陷和重组缺陷,包括脱离的染色体末端、染色体轴组分和重组蛋白的异常定位及改变的组蛋白修饰。进一步深入研究揭示,ZFP541和KCTD19通过抑制转录抑制复合体,激活了大量基因表达。此外,ZFP541/KCTD19还可以直接调节减数分裂染色体的结构组织。结果表明,ZFP541/KCTD19 可同时调节转录级联和染色体结构,从而保证减数分裂过程中染色体结构和发生于其上的重组相关的分子事件的协调进行。此外,我们通过研究发现,HR6B可能通过调节染色体重要结构蛋白的泛素化,调控其降解,从而调节染色体轴长,进而影响减数分裂重组。本项目的完成,使人们更深入地认识到减数分裂染色体结构及其在交叉重组调控中的重要地位,有利于全面解析交叉重组调控的分子机制,为减数分裂重组异常导致的不孕不育、出生缺陷的精准诊疗提供新思路和新靶点。
睾丸优势表达蛋白RIBC1调控精子运动与受精的分子机制
  • 批准号:
    32370907
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王顺心
  • 依托单位:
酿酒酵母核糖核酸酶H及其介导的R环去除在减数分裂中的功能分析
  • 批准号:
    31771385
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王顺心
  • 依托单位:
国内基金
海外基金