细胞周期中纤毛动态变化调控机制及其功能的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571386
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 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

The primary cilium is an antenna-like organelle that projects from the apical surface of most vertebrate cells. It consists of a basal body,a axoneme, and is sheathed by a signaling receptor-rich ciliary membrane. The primary cilium is structurally dynamic during the cell cycle. It is assembled immediately after mitosis and maintained in resting (G0 phase) cells; once the resting cell is committed to recycle, the primary cilium starts to disassemble until it disappears before entry into mitosis. However, how these processes are coordinated with the cell cycle remain largely unknown. Since many kinds of receptors are localized at the cilium membrane, the primary cilium plays pivotal roles in mediating signal transduction for the cell, and regulating the balance between proliferation and differentiation. Although deregulation of the primary cilium-mediated signaling pathways is often correlated to human diseases, it is not clear whether these pathways are also regulated by the cell cycle and are involved in the regulation of the cell cycle. Here, by means of molecular biology, cell biology, biochemistry, we tend to illuminate the mechanism(s) governing the cilium dynamics in the cell cycle and the relationship between the primary cilium-mediated signaling pathways and the cell cycle progression. These studies will deepen our understandings about the regulation of the cell cycle, proliferation and differentiation of the cell, and the activity of the primary cilium-mediated signaling pathways.
初级纤毛是一种直立组装于大多数脊椎动物细胞上表面的“天线”样细胞器,其主要由基体、轴丝及富含信号通路受体的纤毛膜构成。初级纤毛的结构在细胞周期中是动态变化的:其在有丝分裂期(M)退出时立即组装并在静止期(G0)得以维持;在由G0重回细胞周期时开始去组装直至M开始之前完全去组装。然而该动态变化的调控机制目前并不清楚。纤毛膜富集多种信号通路的受体,因而在细胞的信号转导、增殖与分化的平衡调控中具有重要作用。现有研究显示纤毛介导的信号通路的异常活化与人类疾病的发生高度相关。而这些信号通路是否同样受到细胞周期的调控、其与细胞周期运转是否存在相互关联,目前也不清楚。本立项拟采用分子生物学、细胞生物学、生物化学等实验手段,阐明细胞周期中纤毛动态变化及其功能的调控机制。这些研究将为加深我们对细胞周期调控、细胞增殖与分化及信号通路活性调控机制的认识提供重要的理论基础。

结项摘要

初级纤毛是一种存在于大多数脊椎动物细胞上表面的“天线”样细胞器,其主要由基体、轴丝及纤毛膜构成。初级纤毛的结构与细胞周期运行密切相关,即主要存在于间期而在分裂期被去组装。人们已知纤毛结构的异常会加速或阻碍细胞周期运行,但其与细胞周期间相互调控的机制有待阐明。纤毛膜上富集了多种信号通路的受体蛋白,因此纤毛介导了包括Hedgehog、Wnt、TGFβ、PDGFR、GPCR、RPTK以及钙离子通路在内的多种信号转导,具有重要的生理学功能。尽管人们已经发现了大量与纤毛病发生相关的基因突变,这些认识还大多停留在现象描述的层面。因此,阐明这些突变基因及其蛋白产物引发纤毛病的分子机制,已成为本领域研究的重点和难点。..本项目以分子生物学、生物化学、细胞生物学、高级显微镜学等为研究手段,主要回答了细胞G2期纤毛去组装调控机制、G2期Hedgehog通路对细胞周期负反馈调控机制、以及G0期纤毛介导的Hedgehog通路活化机制的三个科学问题。结果证明:在G2期,细胞周期激酶Plk1通过磷酸化Dzip1蛋白减弱后者的中心体卫星定位,进而中止BBSome蛋白复合体的中心体卫星和纤毛定位,从而在G2期抑制纤毛组装并关闭依赖于BBSome的有关信号转导。Plk1还通过磷酸化Hedgehog通路下游蛋白Gli1使后者的细胞核转运受到抑制,从而在G2期关闭Hedgehog通路。在G0期,PKA激酶通过磷酸化Inversin蛋白促进Smo蛋白在Hedgehog通路活化时向纤毛定位,进而激活下游信号通路。Smo基因致癌突变的蛋白产物通过增强与Inversin的相互作用获得纤毛定位并引起Hedgehog通路的异常活化,成为基底细胞癌发生的分子机制之一。..细胞周期调控和细胞信号转导都是细胞生物学的主要研究内容,也是生命科学领域的重要研究对象。本项目的研究成果揭示了一种新的细胞周期调控纤毛去组装的分子机制,证明了细胞周期对Hedgehog通路存在抑制性调控作用,还阐明了Hedgehog信号转导起始过程中相关蛋白纤毛定位的重要分子机制。这些成果不仅在知识层面加深了人们对纤毛功能和细胞周期调控的认识,还在应用层面为人们寻找Hedgehog通路相关癌症的治疗靶点提供了新的思路。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(1)
The Plk1 kinase negatively regulates the Hedgehog signaling pathway by phosphorylating Gli1
Plk1 激酶通过磷酸化 Gli1 负向调节 Hedgehog 信号通路
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    J Cell Sci
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Tingting Zhang;Guangwei Xin;Mingkang Jia;Tenghan Zhuang;Shicong Zhu;Boyan Zhang;Gang Wang;Qing Jiang;Chuanmao Zhang
  • 通讯作者:
    Chuanmao Zhang
Patched1-ArhGAP36-PKA-Inversin axis determines the ciliary translocation of Smoothened for Sonic Hedgehog pathway activation
Patched1-ArhGAP36-PKA-Inversin 轴决定 Sonic Hedgehog 通路激活的 Smoothened 纤毛易位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proc Natl Acad Sci U S A.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Boyan Zhang;Tenghan Zhuang;Qiaoyu Lin;Biying Yang;Xiaowei Xu;Guangwei Xin;Shicong Zhu;Gang Wang;Bin Yu;Tingting Zhang;Qing Jiang;Chuanmao Zhang
  • 通讯作者:
    Chuanmao Zhang
DAZ interacting protein 1 (Dzip1) phosphorylation by Polo-like kinase 1 (Plk1) regulates the centriolar satellites localization of the BBSome during the cell cycle
Polo 样激酶 1 (Plk1) 磷酸化 DAZ 相互作用蛋白 1 (Dzip1) 可调节细胞周期中 BBSome 的中心粒卫星定位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    J Biol Chem
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang Boyan;Wang Gang;Xu Xiaowei;Yang Sisi;Zhuang Tenghan;Wang Guopeng;Ren He;Cheng Yan;Jiang Qing;Zhang Chuanmao
  • 通讯作者:
    Zhang Chuanmao

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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

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          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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