课题基金 / 基金详情

牛Mfn1基因通过调控线粒体代谢影响克隆胚胎ZGA的研究

批准号:
32060755
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
苏广华
依托单位:
学科分类:
畜禽繁殖学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏广华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
线粒体代谢对核移植胚胎发育的影响一直是人们关心的重点,但是未能取得满意的研究结果。已经有研究报道,线粒体代谢产物可以参与细胞染色质表观修饰来影响基因表达。 申请人前期研究发现,牛IVF胚胎中线粒体融合基因(Mfn1)表达水平高于牛SCNT胚胎,并且过表达牛克隆胚胎Mfn1基因可以提高SCNT胚胎囊胚发育效率。但是,Mfn1调控牛SCNT胚胎囊胚发育率的机制还不清楚。本项目拟构建Mfn1基因过表达和敲减载体转染体细胞,同时构建体细胞克隆胚胎,在细胞水平和克隆胚胎水平检测线粒体代谢水平的变化,结合单细胞RNA-seq测序技术手段研究代谢产物对于克隆胚胎基因表达和染色质表观重编程的影响,揭示Mfn1基因如何通过调控线粒体代谢而影响牛SCNT胚胎ZGA发生以及对克隆胚胎发育的影响。本项目对深入了解牛核移植胚胎重编程过程中线粒体代谢物参与表观修饰的作用具有重要意义。
英文摘要
The effect of mitochondrial metabolism on embryo development in somatic cell nuclear transfer(SCNT) has always been the focus of attention, but the results are not satisfactory. Research has been reported that the epigenetic modification of chromatin is regulated by mitochondrial metabolites. Our previous research found that the expression of Mfn1 in bovine IVF embryos was higher than that of SCNT embryos, and bovine SCNT embryo blastocysts rate could be improved by overexpressing of bovine Mfn1 gene. However, the mechanism by which Mfn1 regulates the development of bovine SCNT embryos is still unknown. Here, in this project, we intend to construct the overexpression and knockdown vector of Mfn1 gene to transfect the somatic cells, at the same time construct the somatic cell cloned embryos, detect the difference of mitochondrial metabolism level in cells and cloned embryos. Besides, we intend to use single-cell RNA-seq sequencing, qPCR, and immunofluorescence to explore the mechanism of the chromatin epigenetic modification of bovine SCNT zygotic genome activation stage embryos, thus promoting our understanding on the reprogramming mechanism of bovine somatic cell nuclear transfer embryos.
本研究围绕Mfn1基因在牛细胞和胚胎发育中的调控机制展开,重点探讨了Mfn1基因通过调节线粒体代谢影响细胞增殖、染色质表观修饰及胚胎发育的机制。研究通过过表达和敲除Mfn1基因,验证了其对线粒体关键代谢物(如Acetyl-A、α-KG和SAM)的影响,并揭示了这些代谢物如何调控染色质表观修饰。研究结果表明,Mfn1基因通过调控线粒体功能,显著影响细胞的增殖、凋亡、线粒体膜电位、ATP生成及抗氧化能力。此外,Mfn1基因的低表达导致羊-牛克隆胚胎线粒体功能障碍,进而影响胚胎基因组激活(EGA),导致胚胎发育停滞。研究还发现,克隆牛胎盘中的代谢物调控异常与胎盘肥大现象密切相关,揭示了YAP1基因在调控胎盘细胞增殖中的关键作用。通过转录组、代谢组和蛋白质组的多组学分析,研究发现Mfn1基因通过影响葡萄糖代谢、谷胱甘肽代谢、烟酰胺代谢等途径,调控细胞增殖和凋亡相关基因的表达。研究还发现,Mfn1基因通过调控线粒体代谢产物,影响组蛋白甲基化和乙酰化修饰,进而影响染色质表观遗传状态。此外,研究揭示了Mfn1基因在克隆胚胎发育中的重要作用,特别是通过改善线粒体功能,促进胚胎发育和EGA。研究成果显著,共发表SCI论文7篇,申请专利1项,授权专利2项,培养博士研究生1名,硕士研究生3名。研究为理解Mfn1基因在细胞代谢、表观遗传调控及胚胎发育中的作用提供了新的理论依据,并为提高克隆动物效率提供了潜在的应用前景。
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