SET-6和FLT-1调控老年线虫五羟色胺和多巴胺功能研究
结题报告
批准号:
31471149
项目类别:
面上项目
资助金额:
86.0 万元
负责人:
蔡时青
学科分类:
C1106.衰老与生物节律
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘喜娟、常思源、袁洁、尹江安、高革
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中文摘要
当前衰老研究主要集中在动物寿命调控方面,已经发现上百个基因可以延长动物寿命。衰老也伴随着动物行为和认知的退化,调控寿命和行为退化的分子机制并不完全相同。然而有关动物行为能力随衰老下降的分子神经机制还不是特别清楚。通过全基因组RNAi筛选方法,初步发现组蛋白甲基化酶SET-6及表观遗传调控相关蛋白FLT-1对五羟色胺和多巴胺功能具有调控作用,RNAi下调或敲除set-6和flt-1基因可提高老年线虫五羟色胺和多巴胺功能,进而延缓一些重要行为的退化。本项目将利用遗传学和行为学方法研究set-6和flt-1基因如何影响老年线虫五羟色胺和多巴胺功能,进而调控动物行为退化过程;结合生物化学、分子生物学和生物信息学方法进一步探讨set-6和flt-1调控老年线虫五羟色胺和多巴胺功能的内在机制。研究结果将有利于深入理解衰老过程中动物行为退化的分子神经机制,为提高老年人口的的健康和生活质量提供新的线索。
英文摘要
Much of the current aging studies in model organisms focus on the regulation of animal lifespan. More than one hundred genes have been identified to regulate the lifespan of many animals from C. elegans to vertebrates. Aging is also associated with behavioral and cognitive decline. The underlying mechanism of age-dependent behavioral deterioration does not fully overlap with that of lifespan regulation, and it remains largely unknown. By a genome-wide RNAi screening, we preliminarily revealed that set-6 and flt-1 genes could regulate serotonin and dopamine function in aging animals. SET-6 encodes a putative histone H3 lysine-9 methyltransferase and FLT-1 contains DNA-binding domains which presumably mediate epigenetic regulation. Both downregulation by RNAi and deletion of set-6 or flt-1 gene elevated neuronal level of serotonin and dopamine in late adulthood stage of the animal, and hence delayed age-related deterioration of some important behaviors. In this project, by combining biochemistry, molecular biology, genetics, behavioral analysis and bioinformational method, we will study the role of set-6 and flt-1 in regulating serotonin/dopamine function and behavioral deterioration in aging C. elegans. Results of this study will help to understand the molecular and neuronal basis of behavioral deterioration during aging, and provide useful cues to improve quality of life of the elderly and to delay onset of age-related diseases.
健康地长寿是人类的梦想,在很长一段时间里人们认为寿命和健康寿命有着密切的关联,但最近一些工作表明两者可以由不同机制调控。因此,延长寿命不再是抗衰老的唯一目标,寻找有效途径来延缓行为和认知退化已成为衰老研究领域一个重要且迫切的任务。本项目结合线虫、小鼠动物模型和人类大脑基因表达数据库,首次从基因组水平上构建调控行为衰老的基因调控网络。利用线虫便于遗传操作优势,进行全基因组RNAi筛选寻找调控行为衰老的基因,获得58个候选基因,通过计算生物学分析构建了其相互作用网络。进一步研究发现该网络中两个关键节点表观遗传调节分子BAZ-2和SET-6通过抑制线粒体蛋白表达,降低线粒体功能,进而调控线虫衰老。小鼠同源蛋白Baz2b可通过相同的机制调控线粒体功能,影响衰老过程中认知退化。分析已发表的人类大脑基因表达数据库,发现同源蛋白BAZ2B和EHMT1随年龄增加表达量升高,并且它们的表达量和阿尔兹海默氏症病情进展成正相关。上述结果揭示了行为衰老的基因调控网络,阐明行为衰老的表观遗传学机制,为延缓大脑衰老的提供重要线索。在本项目的支持下,研究团队在Nature、Mol. Cell、Nature Communications和J. Neurosci.等期刊发表通讯作者文章5篇,申请国家发明专利1项。相关研究成果获Nature 和Science 专评,被Sci. Signal., ACS neuroscience, Faculty of 1000选为亮点文章;并受到中央电视台、人民日报、美国新闻周刊等中外20多家著名媒体关注和报道;也被2018年SFN Meeting(全球最大的神经科学年会)选为Hot Topics 作为神经科学最新进展向全球媒体介绍。项目负责人也应邀多次在国际会议和国外研究机构做学术报告。在人才培养方面,项目负责人已建立一个精力充沛、知识结构合理、团结创新的团队。培养的研究生中5人次获得国家奖学金;2人受邀参加诺贝尔奖获得者大会,1人获得吴瑞奖学金,1人获得中国科学院院长优秀奖,1人获得保罗科技优秀学生奖,多人次在戈登离子通道会议等国内外学术会议上获得最佳墙报奖。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Tetrameric Assembly of K+ Channels Requires ER-Located Chaperone Proteins
K 通道四聚体组装需要位于内质网的伴侣蛋白。
DOI:10.1016/j.molcel.2016.10.027
发表时间:2017-01-05
期刊:MOLECULAR CELL
影响因子:16
作者:Li, Kai;Jiang, Qiang;Cai, Shi-Qing
通讯作者:Cai, Shi-Qing
Genetic variation in glia-neuron signalling modulates ageing rate.
胶质神经元信号传导的遗传变异调节衰老速度。
DOI:10.1038/nature24463
发表时间:2017
期刊:Nature
影响因子:64.8
作者:Yin Jiang-An;Gao Ge;Liu Xi-Juan;Hao Zi-Qian;Li Kai;Kang Xin-Lei;Li Hong;Shan Yuan-Hong;Hu Wen-Li;Li Hai-Peng;Cai Shi-Qing
通讯作者:Cai Shi-Qing
A forward genetic screen identifies chaperone CNX-1 as a conserved biogenesis regulator of ERG K(+) channels.
正向遗传筛选将分子伴侣 CNX-1 鉴定为 ERG K( ) 通道的保守生物发生调节剂。
DOI:10.1085/jgp.201812025
发表时间:2018-08-06
期刊:The Journal of general physiology
影响因子:--
作者:Bai X;Li K;Yao L;Kang XL;Cai SQ
通讯作者:Cai SQ
Identification of small-molecule ion channel modulators in C. elegans channelopathy models.
秀丽隐杆线虫通道病模型中小分子离子通道调节剂的鉴定。
DOI:10.1038/s41467-018-06514-5
发表时间:2018-09-26
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Jiang Q;Li K;Lu WJ;Li S;Chen X;Liu XJ;Yuan J;Ding Q;Lan F;Cai SQ
通讯作者:Cai SQ
KChIP-Like Auxiliary Subunits of Kv4 Channels Regulate Excitability of Muscle Cells and Control Male Turning Behavior during Mating in Caenorhabditis elegans
Kv4 通道的 KChIP 样辅助亚基调节肌肉细胞的兴奋性,并控制秀丽隐杆线虫交配过程中雄性的转向行为。
DOI:10.1523/jneurosci.3429-14.2015
发表时间:2015-02-04
期刊:JOURNAL OF NEUROSCIENCE
影响因子:5.3
作者:Chen, Xin;Ruan, Mei-Yu;Cai, Shi-Qing
通讯作者:Cai, Shi-Qing
表观遗传调控因子BAZ2B在脑衰老和神经退行性病变中的作用及其机制研究
BAZ-2/BAZ2B在行为退化和认知衰老中的作用和机制研究
国内基金
海外基金