单细胞转录组测序的猪克隆胚胎发育相关母源重编程因子的鉴定及其功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31602019
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1801.基础兽医学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The premise of normal development of cloned embryos is the successful transformation of epigenetic modification patterns from differentiated donor cell to pluripotent embryo driven by the enucleated oocyte. Studies have suggested that maternal reprogramming factors can regulate the reconstruction of epigenetic modification pattern in cloned embryos, determining the developmental competence of cloned embryos. However, the role of maternal reprogramming factors in the development of cloned embryos is still poorly studied, and no study has been carried out to explore maternal reprogramming factors according to the developmental competence of cloned embryos derived from these oocytes and elucidate their mechanism. Accordingly, on the basis of preliminary research, this study will apply single cell transcriptome sequencing to explore and screen maternal reprogramming factors really related to the development of porcine cloned embryos, further investigate the effects of overexpression or knockdown of newly discovered candidate reprogramming factors on the development of cloned embryos, epigenetic modification reconstruction, the regulation of key gene expression pattern and DNA damage response in cloned embryos, and finally uncover the molecular mechanism underlying the developmental competence of cloned embryos regulated by newly discovered reprogramming factors. The discussion and clarification of this topic will discover new reprogramming factors determining the developmental competence of cloned embryos and promote the development of the research in nuclear reprogramming induced by somatic cell nuclear transfer and the application of somatic cell nuclear transfer in livestock and regenerative medicine.
克隆胚胎顺利发育的前提是去核的卵母细胞能够使供体细胞核的表观遗传修饰模式由分化状态转变为胚胎多能性状态。研究表明,母源重编程因子能够调控克隆胚胎表观遗传修饰模式重建,决定了克隆胚胎发育潜能。但目前对母源重编程因子调控克隆胚胎发育机制的认识还远远不够,而且也没有研究针对具有不同克隆胚胎发育潜能的卵母细胞进行重编程因子挖掘及阐明其作用机制。据此,本研究拟在前期工作基础上采用单细胞转录组测序来挖掘并筛选真正与猪克隆胚胎发育相关的母源重编程因子,继而利用过表达和干扰技术来阐明新发现的候选重编程因子在克隆胚胎发育、表观遗传修饰模式重建、关键基因表达模式调控和DNA损伤反应过程中的作用,最终揭示新发现的重编程因子调控克隆胚胎发育潜能的分子机制。相信该课题的探讨和阐明不仅能够挖掘到新的决定克隆胚胎发育潜能的重编程因子,而且将会对体细胞核移植重编程的机理研究及其在畜牧业和再生医学中的应用起到重要推动作用。

结项摘要

体细胞核移植是一种将供体动物细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中,产生与供体细胞动物遗传物质一样的克隆动物的繁殖技术,在基础研究、畜牧产业及生物医学等领域具有重要价值,但目前低的克隆效率限制了其应用。本项目通过对不同发育能力的卵母细胞进行单细胞转录组测序,明确了30个差异表达基因;建立了胚胎小孔培养体系,明确了表观遗传修饰基因、印记基因和X染色体失活基因在不同发育潜能克隆胚胎及卵裂球中的表达模式;着重探讨了Dnmt1对克隆胚胎发育的影响,研究发现,克隆胚胎中扰低Dnmt1能够改善DNA甲基化重编程和基因表达来提高胚胎发育,进一步研究显示,Dnmt1o在卵母细胞成熟过程中稳定表达,扰低后,卵母细胞胞质成熟受到破坏,而Dnmt1s在克隆胚胎中DNA甲基化和表达紊乱,扰低后,关键基因DNA甲基化重编程、表达和克隆胚胎得到改善,明确了供体细胞中Dnmt1s是体细胞核移植DNA甲基化重编程的阻碍因子;分析了印记基因对克隆胚胎发育的影响,研究发现,克隆胚胎中基因组印记不能有效维持,供体细胞中印记紊乱会造成克隆胚胎发育能力降低,同时,克隆胚胎中调控印记基因能够改善基因组印记、胚胎凋亡和基因表达,提高了克隆胚胎发育;进一步探讨了5-aza-dC对克隆胚胎发育的影响,研究发现,供体细胞和克隆胚胎双重处理为最佳改善胚胎发育处理方式,处理后,核重塑增强,胚胎凋亡降低,DNA甲基化重编程和基因表达得到改善;还研究了褪黑激素对克隆胚胎发育的影响,发现,褪黑激素改善了胚胎发育进程,抑制了胚胎发育阻滞,促进了核重塑,抑制了胚胎凋亡,改善了克隆胚胎DNA甲基化重编程和基因表达,提高了克隆胚胎质量和发育。本项目阐明了调控克隆胚胎发育的关键因素,通过表观遗传修饰提高了体细胞核移植效率,对体细胞核移植技术在基础研究、畜牧业及再生医学等领域中的应用起到了重要推动作用。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(6)
专利数量(4)
Imprinting disorder in donor cells is detrimental to the development of cloned embryos in pigs.
供体细胞的印迹紊乱不利于猪克隆胚胎的发育
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.20390
  • 发表时间:
    2017-09-22
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song X;Li F;Jiang Z;Sun Y;Li H;Gao S;Zhang L;Xue B;Zhao G;Li J;Liu Z;He H;Huan Y
  • 通讯作者:
    Huan Y
Melatonin Enhances the Development of Porcine Cloned Embryos by Improving DNA Methylation Reprogramming
褪黑素通过改善 DNA 甲基化重编程促进猪克隆胚胎的发育
  • DOI:
    10.1089/cell.2019.0103
  • 发表时间:
    2020-03-24
  • 期刊:
    CELLULAR REPROGRAMMING
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Qu, Jiadan;Sun, Mingjun;Huan, Yanjun
  • 通讯作者:
    Huan, Yanjun
Dnmt1s in donor cells is a barrier to SCNT-mediated DNA methylation reprogramming in pigs.
供体细胞中的 Dnmt1s 是猪 SCNT 介导的 DNA 甲基化重编程的障碍
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.16507
  • 发表时间:
    2017-05-23
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song X;Liu Z;He H;Wang J;Li H;Li J;Li F;Jiang Z;Huan Y
  • 通讯作者:
    Huan Y
Epigenetic Reprogramming During Somatic Cell Nuclear Transfer: Recent Progress and Future Directions
体细胞核移植过程中的表观遗传重编程:最新进展和未来方向
  • DOI:
    10.3389/fgene.2020.00205
  • 发表时间:
    2020-03-18
  • 期刊:
    FRONTIERS IN GENETICS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang, Xiangyu;Qu, Jiadan;Huan, Yanjun
  • 通讯作者:
    Huan, Yanjun

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其他文献

Krüppel样因子4在猪脂肪间充质干细胞成脂分化过程中的表达模式
  • DOI:
    10.16098/j.issn.0529-1356.2017.04.008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李秀;李方正;郇延军;高霞;姜忠玲;宋学雄
  • 通讯作者:
    宋学雄
风鸭加工过程中肌内和皮下脂肪水解特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈妹;郇延军
  • 通讯作者:
    郇延军
猪DFAT细胞成脂再分化过程中KLF2和PPARγ的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高霞;李方正;郇延军;刘志敏;李秀;姜忠玲;牛德勋;宋学雄
  • 通讯作者:
    宋学雄
姜黄素对猪脂肪间充质干细胞成脂分化及Krüppel样因子2表达的影响
  • DOI:
    10.16098/j.issn.0529-1356.2017.06.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘京霞;李方正;郇延军;姜忠玲;宋学雄
  • 通讯作者:
    宋学雄
3种方法诱导猪去分化脂肪细胞成肌分化效果的比较
  • DOI:
    10.16098/j.issn.0529-1356.2018.03.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡晓丽;隋丽虹;李方正;郇延军;姜忠玲;蒋南;宋学雄
  • 通讯作者:
    宋学雄

其他文献

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郇延军的其他基金

染色质重塑因子Smarcb1介导细胞核重编程调控猪体细胞核移植胚胎发育机理的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
LncRNA H19介导表观遗传修饰重编程调控猪体细胞核移植胚胎发育机理的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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