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衰老过程中CD8+T细胞三维基因组结构变化对转录调控的研究

批准号:
82101664
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:
胡阳
依托单位:
学科分类:
老年医学研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡阳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
免疫衰退是导致机体衰老的重要危险因素之一。通过前期研究,我们发现1)老年群体与年轻群体相比,其外周血CD8+T和Naive CD8+T细胞的数量显著减少;2)维持基因组三维结构的主要蛋白CTCF和RAD21,其染色质可及性区域及其基因表达量在人外周血单核细胞中均呈现出增龄性显著改变。这提示我们CD8+T在衰老过程中其三维基因组结构和细胞功能可能发生显著性改变。基于此,我们拟从人衰老过程中外周血CD8+T着手,从单分子三维基因组和表观遗传调控两个层面,借助最新的染色质构象捕获技术(ChIA-Drop)和单细胞染色质可及性方法,共同阐明:1.免疫衰退过程中染色质三维结构的变化特征;2.其结构变化是如何介导远程基因表达调控进而影响CD8+T衰老的发生。本项目有望通过研究染色质构象在免疫细胞衰老中的变化及异质性,发现调控免疫细胞衰老的新机制,为开发免疫衰退新标记物或靶点提供科学依据。
英文摘要
Immune decline is one of the most important risk factors for human aging. In our previous studies, we found that the number of CD8+T and Naive CD8+T lymphocytes in peripheral blood monocytes from the elderly group were significantly reduced compared with the young group. Besides, CTCF and RAD21, the major proteins that maintained the three-dimensional structure of the genome, whose chromatin accessibility region and gene expression level showed significant changes in PBMC cells during aging. These results suggested that the three-dimensional genome structure and cellular function of immune cell CD8+T might change significantly during the aging process. Based on this, we aimed to elucidate CD8+T in peripheral blood during human aging process from two levels of monomolecular three-dimensional genome and epigenetic regulation. Thus, by using the latest chromatin conformation capture technology (ChIA-Drop) and single-cell ATAC-seq (Assay for transposase-accessible chromatin) method, this project intended to jointly clarify two scientific questions: 1. The characteristics changes of the three-dimensional structure of chromatin during the process of immune decline; 2. How its 3D genomic structural changes mediated the regulation of remote gene expression and affected the occurrence of CD8+T senescence. This project was expected to study the changes and heterogeneity of chromatin structure in immune cell aging, to discover new mechanisms for regulating immune cell aging, and to provide scientific basis for the development of new markers or targets for immune decline.
免疫系统衰老与基因组三维结构动态调控的关联是当前衰老研究的前沿领域。本研究聚焦于衰老过程中T淋巴细胞三维基因组构象变化及其在免疫衰退中的作用机制。前期研究发现,老年人群外周血T细胞及初始T细胞数量显著减少,且维持基因组三维结构的关键蛋白CTCF和RAD21在单核细胞中呈现染色质可及性区域及表达量的年龄依赖性改变,提示三维基因组重构可能是免疫衰老的重要调控因素。基于此,本研究采用多组学整合分析策略,通过建立年轻与老年个体外周血T细胞的ChIA-Drop、Hi-C和pcHiC染色质构象捕获技术体系,结合ATAC-seq、RNA-seq及系统性权重基因共表达网络分析,系统解析免疫衰老过程中三维基因组动态特征及其转录调控变化。主要研究内容包括:①完成年轻及老年人T细胞 ChIA-Drop前期染色质构象捕获技术的建立及文库制备;②利用pcHiC和HiC方法完成跨年龄组T细胞的多维度染色质互作图谱构建,获得包含染色质空间组织模式、拓扑相关结构域变化等关键数据集;③关联ATAC-seq及RNA-seq分析发现衰老相关染色质环重构与T细胞功能基因远程调控的分子关联,揭示CTCF介导的染色质区室化改变与免疫相关基因表达失调的因果关系;④通过多组学整合鉴定出包含NUDT7、CLPB、OXNAD1、MLLT3等关键调控因子的核心共表达基因模块,该模块与免疫细胞耗竭表型显著相关,研究成果已发表于《Frontiers in Aging》。本研究首次从单分子三维基因组视角阐明免疫衰老的表观遗传调控网络,不仅为解析T细胞功能退化的分子机制提供新理论依据,更为开发基于染色质构象动态监测的免疫衰老生物标志物及干预靶点奠定了重要科学基础。
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