DNMT1调控人类红细胞发育的阶段特异性作用及分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570099
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0801.造血、造血调控与造血微环境
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

DNA methylation is one of the key epigenetic modifications. However, the roles of DNA methyltransferases (DNMTs), that are the critical enzymes that start and maintain DNA methylation, in the progress of directing differentiation from hematopoietic stem cells (HSC) to erythrocyte remain unclear. In our preliminary study, we found that the expression of DNMT1 significantly up-regulated in the early stage of erythropoiesis, and dramticaly decreased in the late stage; knock-down of DNMT1 in the HSC resulted in markedly impairment in the erythroid proliferation and differentiation. Based on these findings, we propose for the first time that DNMT1 might play important stage-specific regulatory roles in erythropoiesis. In the present project, based on the isolation protocol of human erythroblasts at distinct stages established by our group, we propose to isolate distinct erythroids at successive developmental stages that are diffrentiated from DNMT1 depleted HSC cells. The proliferation, apoptosis and differentiation of the erythroblasts at distinct stage will be investigated using flow cytometry approach to clarify the specific developmental stage that were affected by depletion of DNMT1. Combination of RNA-Seq and DNA methylation-Seq analysis will be performed to check distinct stage of erythroblasts to determine the key molecule that are involved in the modulation effect of DNMT1, and the effect of the key molecule on the progression of erythropoiesis will be further studied using gain and loss of function approaches. The present project will provide novel insight and evidence for further clarifying the regulatory mechanism of erythropoiesis.
DNA甲基化是重要的表观遗传修饰机制,DNA甲基转移酶是启动和维持DNA甲基化的关键酶,目前对于其在人类造血干细胞向红细胞发育中的作用和分子机制尚不明确。前期研究发现,在红细胞发育前期DNA甲基化转移酶1(DNMT1)表达明显上升,而在发育晚期显著下降;在造血干细胞中敲低DNMT1表达后,红系前体细胞数量显著降低,分化明显受阻。由此我们首次提出,DNMT1可能在红系发育进程中起到重要的阶段特异性调控作用。本项目拟利用已构建的红系发育各阶段细胞分离方法,在敲低造血干细胞DNMT1表达后,以流式细胞技术观察各阶段细胞增殖、凋亡和分化情况,以明确DNMT1 影响红系发育进程中的关键阶段及机制;通过DNA甲基化测序和转录组测序联合分析各阶段细胞,以明确DNMT1参与调控的关键分子,并通过基因功能获得和缺失实验证明关键分子对红系发育的影响。本项目将为深入阐明红细胞发育调控机制提供新的思路和依据。

结项摘要

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰机制,DNMT1是介导DNA维持甲基化的关键酶,其在人红系发育进程中呈现阶段特异性的表达态势,但对于其在红系发育进程中的作用尚待阐明。本项目采用基于sh-RNA的方法在造血干细胞中敲低DNMT1表达并诱导向红系定向发育,利用分子生物学和细胞生物学的手段观察DNMT1缺失对人红系发育各阶段的影响。结果发现,DNMT1缺失导致红系发育全进程分化延迟、早期阶段细胞周期阻滞、终末阶段凋亡增加以及脱核率下降。为了探究DNMT1敲低后导致红系发育紊乱的机制,对正常和DNMT1敲低的CFU-E及晚幼红细胞进行转录组测序,目的为发现DNMT1缺失影响的关键生物学过程和重要的信号通路。利用生物信息学方法分析比对结合基因功能验证实验,发现在CFU-E阶段DNMT1敲低通过上调CDKN1A表达迟滞了细胞周期途径,而抑制CDKN1A活性可以逆转DNMT1敲低导致的细胞周期异常。此外,在晚幼红细胞中,敲低DNMT1导致RNA剪切相关的基因表达下调。进一步的机制研究证明,DNMT1敲低导致了SF3B1-MKRN1-p53-Caspase3信号轴异常并最终引起终末阶段细胞凋亡上升。以Caspase3抑制剂后可以完全逆转由DNMT1缺失引起的晚幼红细胞凋亡增加。本项目研究结果系统阐明了DNMT1在红系发育进程中的阶段特异性作用和机制,不仅为进一步阐明红系发育调控机制提供新的思路和依据,也能为去甲基化药物的开发和应用提供重要依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
TET2 deficiency leads to stem cell factor-dependent clonal expansion of dysfunctional erythroid progenitors
TET2缺陷导致功能失调的红系祖细胞的干细胞因子依赖性克隆扩张
  • DOI:
    10.1182/blood-2018-05-853291
  • 发表时间:
    2018-11-29
  • 期刊:
    BLOOD
  • 影响因子:
    20.3
  • 作者:
    Qu, Xiaoli;Zhang, Shijie;An, Xiuli
  • 通讯作者:
    An, Xiuli
Identification and transcriptome analysis of erythroblastic island macrophages
红细胞岛巨噬细胞的鉴定和转录组分析
  • DOI:
    10.1182/blood.2019000430
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    BLOOD
  • 影响因子:
    20.3
  • 作者:
    Li,Wei;Wang,Yaomei;An,Xiuli
  • 通讯作者:
    An,Xiuli

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EZH2介导HSP70甲基化调控红系终末阶段发育的作用和机制研究
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    面上项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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