课题基金 / 基金详情

EPAS1介导藏獒骨髓低氧适应的造血调控机制

批准号:
32060729
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
苟潇
依托单位:
学科分类:
畜牧学基础
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
苟潇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
我们前期基因组结果发现低氧调控核心转录因子EPAS1是藏獒低氧选择信号最强基因,并具有降低血红蛋白浓度的遗传效应。前期血液生理结果发现,藏獒移居到平原血红蛋白浓度竟然未改变(典型遗传环境互作)?基于此,我们提出了遗传功能“突变”与环境调控“量变”的互作发生模式假设(巧适应?)。本研究拟通过易地饲养群体的骨髓表达谱检测,剖分遗传、环境、互作效应,探讨互作基因发生比例和互作效应大小?同时,拟通过骨髓红系造血祖细胞(BFU-E)常氧(21%)和低氧(1%)培养,从不同基因型的细胞生长表型剖析互作效应。最后,拟通过ChIP-seq、过表达、RNAi、荧光素酶报告基因和EMSA等技术检测EPAS1调控靶基因和结合元件,并设计两种基因型细胞的低氧和常氧培养,检测EPAS1“突变”与 “量变”的互作发生模式,揭示藏獒血液生理互作案例发生的分子机制。本研究是遗传环境互作适应分子机制研究的典型案例。
英文摘要
EPAS1, a core regulatory factor of hypoxia adaptation, is confirmed as the gene with the strongest selection signal in Tibetan mastiff and with the effects on decrease of RBC and blood resistance, however, the mechanism of hemopoietic regulation mediated by EPAS1 remains unclear. In addition, our previous results also revealed a typical case of interaction between gene and environment that there was not changes of hemoglobin concentration when Tibetan mastiff migrated to lowland. Based on the above, we proposed an interaction pattern exemplified by functional mutation and environment-regulated quantitative change. In this study, firstly, the local and migrated populations will be selected as materials to determine the hypoxic expression profile of hemopoietic system of bone marrow by transcriptome, and to dissect effects of gene, environment and their interaction. Secondly, the cell BFU-E will be selected to be cultured under normxia and hypoxia and to validated interaction by observe cell growth phylotype. Finally, on binding activity of transcriptional factors to regulatory element, such experiments as ChIP-seq, over-expression, RNAi, luciferase reporter gene and EMSA can be performed to determine the selectively binding of transcriptional factors to regulatory elements, and to explore the molecular mechanism of G×E interaction. This study can provide a typical case on research areas of G×E interaction respectively on the level of physiology, cell and molecular.
本研究旨在探讨藏獒及其他高原犬种在低氧环境中的适应机制,综合运用生理指标测定、群体基因组测序、转录组分析、细胞培养及基因功能验证等多学科手段,系统剖析遗传与环境互作对低氧适应的影响。在生理指标测定方面,发现藏獒在高海拔环境中表现出显著的钝化低氧造血效应,其血红蛋白浓度和红细胞压积呈现反梯度下降趋势;此外,连续海拔土狗血液生理学指标在海拔2500m处达到峰值后随海拔升高而下降,这一现象为理解犬类在高原环境中的生理适应提供了新的视角。群体基因组测序结果表明,欧亚犬分为西欧亚和东亚谱系,藏獒等品种可能最初在高原被驯化,明确了藏獒及其他高原犬种的群体结构和驯化历史。这些品种在高原环境中经历了长期的适应性进化,形成了独特的遗传特征。转录组分析揭示了易地饲养群体的适应性表达模式,发现适应性表达基因主要为泛在表达的普通基因,其通路广泛,但表现为组合表达的协同性。这些基因在不同器官中均有表达,但在肺部的表达尤为显著,尽管这些基因并未富集在肺功能相关通路中。这表明肺部可能是犬类高原适应的重要器官之一,其适应机制依赖于多种基因的协同作用。细胞实验进一步验证了遗传环境互作对低氧适应的影响。通过培养不同基因型的骨髓BFU-E细胞,发现在低氧条件下,高原型细胞的集落生长明显受到抑制,集落小且数量少,表明EPAS1基因在犬类高原适应中可能发挥重要作用。基因功能验证方面,通过对EPAS1和HBB基因的突变位点进行分析,发现EPAS1基因G305S突变显著降低红细胞数目和血红蛋白浓度,这一突变在高原适应中具有重要作用。此外,HBB基因的G14S/L15M突变与海拔高度呈显著正相关,表明这些基因突变可能在高原犬的进化过程中受到了自然选择。本研究为理解动物高原适应的遗传机制提供了重要参考,有助于进一步探索人类高原适应的分子机制。未来,我们将继续深入研究这些基因在高原适应中的具体作用机制,并探索其在人类高原病防治中的潜在应用价值。
滇藏线4个海拔马群体低氧适应的群体基因组学研究
  • 批准号:
    31560617
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    苟潇
  • 依托单位:
牦牛和藏黄牛低氧适应的血液、血流生理及分子机制
  • 批准号:
    31160449
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    苟潇
  • 依托单位:
藏猪高运氧能力相关基因的克隆和表达调控研究
  • 批准号:
    31060301
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    苟潇
  • 依托单位:
藏猪低氧适应的氧运输和氧利用特殊机制
  • 批准号:
    30760165
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    苟潇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金