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连接组蛋白H1.4的C端移码突变引起HIST1H1E综合征的异常染色质相分离机制

批准号:
32100417
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:
王亮
依托单位:
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王亮

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
真核细胞的染色质包含有各种功能的区室,并且它们的某些特性类似于无膜细胞器,最近被证明是生物大分子通过弱多价相互作用介导的液-液相分离(LLPS)形成的。染色质可以被压缩成更高阶的染色质结构,许多连接组蛋白H1亚型可以稳定了核小体结构并促进了染色质的高阶折叠。近期我们证实,连接组蛋白H1.4(HIST1H1E)可以在体外与DNA或重构的核小体串形成LLPS。最近,涉及生殖细胞连接组蛋白H1.4的C末端尾部的移码突变被证实可以造成异常染色质重塑,细胞衰老和加速衰老,并已因果关系到尚未明确定义的HIST1H1E综合症(HIST1H1E Syndrome)。本项目旨在研究H1.4的C末端尾部的移码突变是如何影响其在体外和细胞内压缩组装的核小体串并形成染色质高级结构的能力,以及如何在体外影响H1.4与DNA及核小体串形成LLPS,以及细胞内异常染色质LLPS与HIST1H1E综合征发生的关系。
英文摘要
The chromatin of eukaryotic cells contains compartments with various functions, and some of their properties are similar to membraneless organelles, and recently it has been demonstrated that weak multivalent interactions of biomacromolecules can lead to the formation of many of these membraneless compartments via liquid-liquid phase separation. Chromatin can be compressed into higher-order chromatin structures, and a number of H1 linker histone isoforms can stabilize the nucleosomal structure and contributing to higher-order chromatin folding. Recently, we have confirmed that concatenated histone H1.4 can form liquid-liquid separation (LLPS) with DNA or reconstructed nucleosome strings in vitro. Recently, germline frameshift mutations involving the C-terminal tail of HIST1H1E, which has been proven to cause abnormal chromatin remodeling, cell aging and accelerated aging, have been causally linked to an as-yet poorly defined HIST1H1E syndrome (HIST1H1E Syndrome). This project aims to study how the frameshift mutation at the C-terminal tail of H1.4 affects the ability of H1.4 protein to compress and assemble nucleosome arrays in vitro and in cells, and how to influence the ability of H1.4 to form liquid-liquid separation from DNA and nucleosome strings in vitro, in order to explore the potential relationship between the phase separation ability of the frameshift mutation in the C-terminal tail of H1.4 and the pathology of HIST1H1E syndrome, and the relationship between abnormal intracellular chromatin LLPS and HIST1H1E syndrome.
本项目深入探讨了连接组蛋白H1.4 C端移码突变引发的异常染色质液-液相分离在HIST1H1E综合征中的分子机制。通过体外实验与细胞内模型,我们发现H1.4移码突变显著干扰了其与染色质的结合能力,并导致染色质相分离行为的异常,进而引发染色质结构和功能的紊乱。研究表明,H1.4的C末端带电荷变化是突变影响染色质相分离和定位的关键因素。此外,移码突变体与其他H1变体之间的竞争能力差异以及与MeCP2的相互作用的改变,进一步揭示了该突变对染色质高级结构和基因转录功能的影响。组学分析显示,移码突变显著改变了染色质的三维结构。该研究不仅深入阐明了H1.4 C端移码突变在HIST1H1E综合征中的发病机制,也为相关疾病的分子诊断和治疗提供了新的思路。目前论文正在准备投稿,项目的既定目标已全部完成。..此外,在染色质相分离机制及其在基因表达调控中的作用方面,研究团队也取得了多个重要成果。首先,针对花粉植物精子染色质压缩机制的研究发现,组蛋白变体H2B.8通过相分离机制促进精子细胞染色质的凝聚,并保持转录活性,成果发表于《Nature》期刊;接着,研究提出了一种基于多模态特征的机器学习模型,能够有效预测自组装型和伙伴依赖型蛋白,并通过PhaSePred工具为生物学家提供便捷的相分离蛋白筛选平台,该成果发表于《美国国家科学院院刊(PNAS)》;另外,研究揭示了转录因子FOXA1如何通过相分离解开凝聚染色质并作为先锋因子调控基因转录,为理解先锋因子的功能提供了新视角,成果发表于《Molecular Cell》期刊;此外,研究还表明组蛋白H1如何通过相分离机制驱动拟南芥异染色质的凝聚,且其C端无序结构域在异染色质焦点的形成中至关重要,成果发表于《Plant Cell》期刊;最后,综述文章《Cell Insight》详细探讨了染色质相分离的两种主要机制,强调了染色质相关蛋白(CAPs)在基因表达调控中的重要作用,为染色质相分离和基因调控之间的动态关系提供了全面框架。这些研究为进一步揭示相分离机制在基因表达调控中的作用奠定了坚实基础,并且顺利完成了项目的既定目标。
叶轮机械流动转捩/湍流机理的数值研究
  • 批准号:
    92052103
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王亮
  • 依托单位:
高超声速高焓流动转捩模式研究
  • 批准号:
    12072173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王亮
  • 依托单位:
振动壁面上的高超音速三维流动转捩的模式研究
  • 批准号:
    11572177
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王亮
  • 依托单位:
高超音速凹壁面边界层流动转捩的模式研究
  • 批准号:
    11202115
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王亮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金