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ZFC3H1介导的RNA核内降解在小鼠精子发生中的功能和机制研究

批准号:
32071287
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
范静
学科分类:
核酸生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
范静

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
RNA降解是确保遗传信息精准传递的重要机制,进化上高度保守的RNA外切体是最主要的RNA降解机器。以往关于RNA降解的研究多集中于细胞质中,而关于核内降解的机制和功能的理解还非常粗浅。ZFC3H1-MTR4复合体是RNA外切体在细胞核内重要的辅助因子,主要负责降解带有多聚腺苷酸尾的底物RNA。精子发生过程伴随剧烈的基因表达调控,大量的mRNA需要在此过程中被快速清除。ZFC3H1-MTR4复合体在球形精子中特异性高表达,然而其介导的RNA核内降解是否以及如何影响精子发生并不清楚。在本项目中,我们将综合利用分子细胞生物学、发育生物学、转录组学和生物信息学等手段,系统研究ZFC3H1-MTR4复合体的形成和招募机制,探索其在小鼠精子发生过程中的功能,并阐明其功能发挥的分子机制。这些研究将在整体动物水平揭示RNA核内降解的功能机制,并为雄性不育的诊治提供新的思路和策略。
英文摘要
RNA degradation is an important mechanism for ensuring precise expression of genetic information. The evolutionarily highly conserved exosome complex is the central RNA degradation machine. Previous studies have been mainly focused on RNA degradation in the cytoplasm, and the mechanisms and functions of nuclear RNA degradation remain largely unknown. The ZFC3H1-MTR4 complex, a key nuclear exosome cofactor, is responsible for exosomal degradation of polyadenylated RNAs. During spermatogenesis, gene expression is dramatically regulated and massive RNA degradation occurs. ZFC3H1-MTR4 is highly expressed in round spermatid. However, how nuclear RNA degradation mediated by this complex is involved in spermatogenesis remains unknown. In this project, we plan to utilize molecular and cellular biological, developmental biological, transcriptomic and bioinformatics methods to systematically determine the formation and recruitment mechanism of the ZFC3H1-MTR4 complex, study the functional relevance of ZFC3H1 in mouse spermatogenesis, and investigate the underlying mechanism(s). These studies will reveal the biological relevance of nuclear RNA degradation at the animal level, and provide important insights into the diagnosis and therapy of male sterility.
遗传信息的传递和表达是所有生命活动的物质基础,整个传递过程受到严格的调控,其中RNA降解机制在保证遗传信息传递方面发挥着重要作用。进化上高度保守的RNA外切体是真核生物中最主要的RNA降解机器。然而,目前关于RNA降解的研究主要集中在细胞质内,而对于细胞核中RNA降解机制的研究仍非常有限,功能研究更是鲜有报道。ZFC3H1-MTR4复合体作为RNA外切体在细胞核内行使功能必不可少的辅助因子,其作用机制和功能研究一直是领域内关注的重点。在本项目中,我们系统性地阐明了ZFC3H1-MTR4复合体的互作机制,精确鉴定了两者的相互作用区域;阐明了ZFC3H1特异性结合富含GC 序列的底物RNA;揭示了CBC复合体,PABPN1招募ZFC3H1到其底物 RNA的招募模式;发现了ZFC3H1全身性敲除和雄性生殖细胞特异性敲除小鼠均表现为发育不良且雄性不育;明确了ZFC3H1敲除小鼠在精子发生过程中的具体异常时期以及受其调控的底物RNA分子。部分研究成果已发表在国际期刊Mol Cell和Nucleic Acids Res上。这些研究揭示了ZFC3H1-MTR4复合体介导的核内降解在小鼠精子发生过程中的重要功能和机制,在整体动物水平上揭示了RNA核内降解的生物学功能。这一发现为雄性不育等相关疾病的诊治提供了线索,也为RNA降解机器的深入研究提供了新的视角。
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