课题基金 / 基金详情

IGF-1c.258A>G同义突变在小型猪发育性骨生长中的作用及机制

批准号:
32072813
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
郝林琳
依托单位:
学科分类:
基础兽医学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郝林琳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
阐明小型猪体型矮小的机制是其开发利用的首要前提,但目前多挖掘功能基因变异,对变异的影响及生化机制研究不深。IGF-1作为对动物发育性骨生长起决定性作用的因子在猪体型形成中起关键作用,本课题组筛选发现IGF-1编码区在不同体型猪中仅存在1处同义突变c.258A>G,并证实其能够影响蛋白质生物合成。鉴于目前鲜有报道对特定同义突变通过基因编辑进行深入解析,本项目拟率先利用新报道的ABE系统在细胞和动物上实现A/G编辑,明确IGF-1c.258A>G对基因表达和分泌的影响,从mRNA及蛋白质稳定性、剪接机制、蛋白质构象及折叠速率、复合物动态结合等角度深入剖析其影响机制;解析其对成/破骨细胞功能、骨生长相关因子及信号通路的影响;最终观察其对发育性骨生长及动物体型的作用。综上,本项目在分子、细胞和动物水平深入解析IGF-1c.258A>G同义突变在小型猪体型矮小中的作用,为小型猪的应用提供基础数据。
英文摘要
Elucidating the mechanism of diminutive size of miniature pigs is the primary prerequisite for their development and utilization. IGF-1 as an essential factor that plays a decisive role in the developmental growth and metabolism of mammalian bone and in the formation of pig body shape likewise. In our previous studies, only one synonymous mutation c.258A>G of IGF-1 gene was found to be significantly associated with pig body size and also among mammalian species, which has been shown to affect protein biosynthesis. Since there are few details of specific synonymous mutations through gene editing have been reported, in this study, ABE system will be used to achieve A/G editing in cells and animals to clarify the effect of IGF-1 c.258A>G on gene expression and secretion. Furthermore, the mechanism of mRNA and protein stability, splicing mechanism, protein conformation and folding rate, complex dynamic binding and other aspects will be analyzed and the effects on osteoclasts/osteoblast function, bone growth-related factors and signaling pathways will be elucidated. Finally, the functional impact of the synonymous mutation on developmental bone growth and animal body size will be observed. In summary, this study will reveal the role of IGF-1 synonymous mutation c.258A>G in the developmental bone growth of miniature pigs from the novel perspectives of molecular (structural), cellular and animal levels and provide basic data for miniature pig applications.
动物的生长发育受到长期的遗传选择,其中物种间高度保守的IGF-1基因被认为对机体生长发挥至关重要的作用。小型猪因独有的比例性矮小的体型而备受关注。为探究体型形成的潜在调控机制,课题组在观察到不同体型猪IGF-1表达差异的基础上,筛查出不同体型猪IGF-1基因外显子上仅有1个同义突变c.258A>G。但目前对同义突变分子机制的解析仍局限于体外实验,因此,本项目利用单碱基突变小鼠及细胞模型,全面解析IGF-1基因同义突变c.258A>G的作用及作用机制。.首先构建了IGF-1c.258 AA型和GG型基因编辑MC3T3细胞和小鼠,分离了不同基因型原代成骨细胞系。发现无论原代还是基因编辑细胞,诱导衰老后GG型 IGF-1和IGF-1R的蛋白质表达水平均显著高于AA型组,该同义突变对基因表达的影响效果不依赖于基因序列上下文或变异的频率,最优的组合可能更为重要。随后我们在小鼠个体水平观察到IGF-1 c.258A>G同义突变影响IGF-1蛋白质的表达,尽管这种表达下调的程度不大。.进一步探索IGF-1c.258A>G同义突变引起表达量差异的机制,发现不同Ala同义密码子影响IGF-1基因的可变剪接体比例及稳定性,同时影响了IGF-1 mRNA二级结构和蛋白质合成起始效率;另外,不同Ala同义密码子影响IGF-1对细胞的增殖能力,认为同义密码子可能潜在影响基因的生物学功能。.最后利用基因编辑成骨细胞及小鼠挖掘IGF-1c.258A>G同义突变对骨发育功能的影响及机制,发现IGF-1 c.258A>G同义突变抵抗由衰老导致的IGF-1分泌量降低,进而上调成骨相关基因和蛋白表达水平,提高骨密度,改善骨微结构。这些作用是通过OPG/RANKL信号通路促进衰老的成骨细胞增殖、迁移和分化、改善衰老对成骨细胞骨形成的抑制而实现的。.综上,本研究在动物和细胞水平上评估了参与猪体型形成的关键基因IGF-1上同义突变c.258A>G对个体骨发育表型和基因表达及分泌的影响程度和分子机制,为小型猪的体型形成机制研究提供新的思路,同时为基因同义突变的功能解析提供示例。
基于IGF-1c.258A>G的巴马香猪乳脂分泌性能调控机制
  • 批准号:
    32372963
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    郝林琳
  • 依托单位:
小型猪IGF-1基因变异在发育性骨生长中的作用及机制
  • 批准号:
    31672514
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    郝林琳
  • 依托单位:
小型猪中IGF-1及其受体表达特征及作用机制的研究
  • 批准号:
    31101781
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    郝林琳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金