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多梳抑制复合物介导表观遗传记忆的分子机制及其生物学功能

批准号:
32070604
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵吉成
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵吉成

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
PRC1是一类重要的多梳抑制复合物,它通过压缩染色质和单泛素化H2A介导了兼性异染色质的形成。在前期工作中,我们发现非常规PRC1以正反馈方式促进了H2AK119ub1向邻近核小体的蔓延,并利用TetR/TetO靶向系统证明该机制对H2AK119ub1在异染色质区域的继承至关重要。然而,H2AK119ub1是如何遗传的以及它如何调控染色质结构和基因表达的目前仍不清楚。本项目中,我们将利用定量质谱和ChIP-seq等技术系统研究DNA复制时H2AK119ub1传递的机制及其在新生染色质上恢复的时空规律,并探讨正反馈机制、组蛋白H1以及组蛋白分子伴侣等因子在该过程中发挥的调控作用。同时,我们将在染色质层面深入研究H2AK119ub1调控基因差异性表达的分子机理。总之,该研究将为理解表观遗传现象提供理论依据。
英文摘要
PRC1 is an important polycomb repressive complex, which is pivotal for heterochromatin organization through chromatin compaction and H2AK119ub1. We previously found that non-canonical PRC1 promotes the propagation of H2AK119ub1 on neighboring nucleosomes through a positive-feedback model, and we showed that this mechanism is required for the inheritance of H2AK119ub1 at heterochromatin regions in TetR/TetO targeting system. However,it remains unclear how H2AK119ub1 is inherited and what the function of H2AK119ub1 on chromatin structure and gene regulation. In this study, we sought to elucidate the transmission and spatiotemporal restoration of H2AK119ub1 at newly replicated chromatin during DNA replication using SILAC-MS and ChIP-seq analysis. In addition, we will investigate the regulatory roles of positive feedback model, histone H1 and histone chaperone in this process. Furthermore, we will investigate the regulatory mechanisms of H2AK119ub1 on differential gene expression at chromatin level. In sum, our study will provide theoretical foundation for epigenetic inheritance.
DNA复制会破坏染色质的结构并影响基因表达,子代细胞内染色质状态的重建对于细胞命运维持至关重要,因此细胞周期间的表观遗传记忆是一个重要的生物学事件。在本项目执行期间,我们主要研究了两方面科学问题:1、多梳抑制复合物如何介导兼性异染色质状态跨细胞周期表观遗传记忆的;2、PRC1催化产生的H2AK119ub1如何调控染色质高级结构并影响基因表达的。在工作中,我们建立了ChOR-seq技术,并利用该技术绘制了H2AK119ub1和H3K27me3修饰在新生染色质上的动态恢复过程。同时,我们研究了细胞周期间30nm染色质结构对多梳抑制复合物PRC2介导的H3K27me3表观遗传记忆的影响,发现连接组蛋白H1通过压缩染色质结构增快了PRC2介导H3K27me3恢复的速率,使H3K27me3在新生兼性异染色质区域得以快速恢复。此外,我们还研究了H2AK119ub1对经典PRC1(cPRC1)和组蛋白H1染色质压缩能力的调控作用。一方面,我们发现H2AK119ub1可以抑制cPRC1与核小体的结合,使cPRC1无法将染色质结构压缩至极度紧密状态,以此促进了PRC1靶基因的表达;另一方面,我们发现H2AK119ub1能够促进H1介导的染色质压缩导致基因沉默。总之,通过本项目的实施,我们成功揭示了细胞周期间表观遗传记忆以及兼性异染色质状态建立的全新机制,这为我们理解干细胞自我更新和发育相关基因调控等生物学问题提供了新视角和新思路,具有重要的科学意义和学术价值。
组蛋白变体H3.3调控异染色质形成的分子机制及其生物学功能
uH2A在染色质高级结构及基因表达调控中的生物学功能研究
  • 批准号:
    31400657
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    赵吉成
  • 依托单位:
国内基金
海外基金