FoxO1参与牛骨骼肌细胞增殖和分化的表观遗传调控机制
批准号:
32060744
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
36.0 万元
负责人:
魏大为
依托单位:
学科分类:
家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏大为
中文摘要
叉头转录因子O1(FoxO1)作为PI3K/AKT通路的直接下游信号分子,参与脂代谢、细胞自噬和多种器官及肌肉组织的发育,但其调控牛骨骼肌生长发育的分子机制尚不清。申请人前期通过多组学技术筛选到FoxO1基因与秦川牛生长性状密切相关。在线软件预测到牛FoxO1基因启动子区有3个CpG岛及大量与肌肉生长发育和甲基化敏感性相关的转录因子结合位点。因此,我们推测FoxO1在骨骼肌细胞增殖和分化过程中具有重要的表观遗传调控作用。本项目拟在此基础上,探究FoxO1基因在不同牛品种肌肉中表达情况,进一步干扰和过表达FoxO1基因,明确其对牛骨骼肌细胞增殖和分化作用。结合转录组测序、启动子转录调控、DNA甲基化、组蛋白甲基化、免疫荧光及染色质免疫共沉淀等方法,探究FoxO1基因在骨骼肌细胞增殖和分化过程中表观遗传调控机制,为我国牛遗传改良及分子育种奠定理论基础。
英文摘要
As a direct downstream signaling pathway of PI3K/AKT, the forkhead box O1 (FoxO1) gene involved in regulation of the lipid metabolism, autophagy and the development of various organs and muscle tissues. However, the molecular mechanism of FoxO1 in regulating cattle skeletal muscle growth and development is unclear. Our prophase research has demonstrated that FoxO1 gene was closely related to growth traits of Qinchuan cattle based on multi-omics analysis results. Furthermore, three CpG islands and many potential muscle-specific and methylation sensitivity transcription factor binding sites were predicted in the promoter region of FoxO1 gene by using online software. Therefore, we speculated that FoxO1 gene could play a major role in the proliferation and differentiation of skeletal myoblast. On this basis, this project aims to determine the effects on overexpression and interference FoxO1 gene in bovine skeletal myoblast. Meanwhile, we will explore the expression pattern of FoxO1 gene in muscles at different cattle breeds. The epigenetic mechanisms of FoxO1 gene in regulating bovine skeletal myoblast proliferation and differentiation will be further identified by transcriptome sequencing, promoter transcriptional regulation, DNA and histone methylation, immunofluorescence and chromatin immunoprecipitation. This study will elucidate the epigenetic mechanisms of FoxO1 gene during skeletal myoblast proliferation and differentiation and provided useful information for molecular breeding programmes of cattle.
骨骼肌组织是机体的主要组成部分,是家畜产肉的主要来源。叉头转录因子O1(FoxO1)作为PI3K/AKT通路的直接下游信号分子,参与脂代谢、细胞自噬和多种器官及肌肉组织的发育。本项目探究了FoxO1基因调控牛骨骼肌细胞增殖和分化的作用机制。本研究检测了FoxO1基因在不同组织中mRNA和蛋白表达模式,构建FoxO1基因组织相对表达谱,亚细胞定位发现FoxO1主要是在牛骨骼肌细胞的细胞核中发挥其转录调控作用。确定了MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5结合在牛FoxO1基因启动子核心区(-285/-27)调控基因活性。包装了牛FoxO1过表达和干扰腺病毒,并将其转染至牛肌肉细胞,发现FoxO1通过下调增殖标志基因PCNA、CDK1、CDK2、CCNA2、CCNB1、CCND1、CCNE2的表达来抑制牛骨骼肌细胞增殖。FoxO1通过下调分化标志基因MYOD、MYOG、MYF5、MYF6和MYHC基因的表达,抑制了牛骨骼肌细胞分化。在牛骨骼肌细胞中敲低FoxO1表达,共筛选到213个DEGs,如DES、MYH3、EGR1、MYMK、IGF2、MYL2以及多个MMP家族成员。DEGs富集分析发现,FoxO1可通过PI3K-Akt,Relaxin,TGF-beta通路来调控牛肌生成。基于在线网站预测、定点突变、双荧光素酶报告基因检测、染色质免疫共沉淀技术(ChIP)及WB等技术,鉴定到FoxO1可以结合MYH3基因启动子区域,并抑制其转录活性;敲低FoxO1蛋白表达后,MYH3蛋白表达量显著提高,促进了牛骨骼肌细胞分化。综上,FoxO1通过调控下游靶基因MYH3的表达,调控牛骨骼肌的生成。研究结果为肉牛的遗传改良提供了理论依据。
牛肌源性外泌体miRNAs介导肌肉-脂肪细胞通讯调控肌内脂肪沉积的分子机制
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批准号:32460819
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32万元
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批准年份:2024
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负责人:魏大为
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依托单位:
FoxO1调控共培养体系下牛骨骼肌细胞与肌内脂肪细胞相互作用的分子机制
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:魏大为
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依托单位:
国内基金
海外基金