镉胁迫下DNA MMR系统对拟南芥G2期阻滞的调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21677151
  • 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:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Both in Europe and, more recently in China, Cd has been used extensively in the chemical industry and agriculture (e.g. in electroplating, metallurgy, painting, plastic generation) and has also been released as a by product of mining. Cd has thus been released into the biosphere with consequent contamination of water and soil. Cd is a non-essential metal with genotoxic effects and can move rapidly through the food chain; thus Cd accumulation can pose a direct threat to human health. Biomarkers for detecting bioavailable Cd are therefore important for assessing the level of contamination and the success of efforts in land remediation. Plants provide excellent biomarkers as they are sedentary and can be used for in situ monitoring. Many results have demonstrated that the DNA MMR system in organisms plays important roles in activation of checkpoints in cell cycles, maintaining the stability of genomic DNA, and fidelity of DNA replication etc. In this project, zeocin will be used as a positive control and Cu as a reference pollutant. Specific primers for MMR-related PCR have been designed previously, and siRNA techniques will be used for infection of specific small interfering RNAs (siRNA) against MSH2, MSH6 and MLH1 in MMR-positive Arabidopsis thaliana cells. At the same time, gene knock out mutants (KO) for the same genes will also be chosen as experimental materials. Changes in mitotic index, G2 phase arrest, gene expression of regulatory proteins such as WEE1, Knolle and CYCB1;1, critical for controlling the cell cycle transition from the G2 phase to M phase, will be analysed in Arabidopsis under Cd stress. Effects of gene knock out mutants (MLH1-KO, MHS2-KO, MHS6-KO), and transformation of siRNA (MLH1-siRNA,MHS2-siRNA,MHS6-siRNA) on the above processes will be explored in the DNA MMR system of Arabidopsis under Cd stress. Furthermore, mechanisms of molecular behavior of the MLH1, MSH6 and MSH2 genes (i.e. levels of gene transcript and expression levels of their proteins) and of DNA damage checkpoint of G2/M phase arrest during mitotic cell cycle will be elucidated in response to DNA damage induced by Cd, which will verify whether Cd stress can result in escape from the DNA damage checkpoint of G2/M phase arrest during the mitotic cell cycle in MLH1-deficient, MSH6-deficient or MSH2-deficient cells of Arabidopsis under Cd stress and whether MLH1,MSH6 and MSH2 genes are the key genes of controlling cell cycle G2 phase arrest. In addition, cell cycle-related indices/DNA damage/molecular behavior of MLH1, MSH6 and MSH2 genes and their dose-effect relationship will be intensively researched and compared according to the content of Cd in plant cells and culture medium under Cd stress. Our long-term objective is to find sensitive/specific biomarkers for exposure and effects of Cd from the MMR family and/or cell cycle related indices in Arabidopsis. The above results may help to unravel the mechanism of Cd toxicity and provide a scientific basis for molecular marker techniques.
本项目以铜为参照污染物,应用基因敲除突变体(KO)和siRNA等技术,研究镉胁迫下野生型拟南芥有丝分裂指数,G2期阻止,G2/M期关键调控基因WEE1、Knolle和CYCB1;1表达的变化趋势;探讨基因敲除(MLH1KO、MSH2KO、MSH6KO)和siRNA转染(MLH1siRNA、MSH2siRNA、MSH6siRNA)对上述过程的影响;阐明镉胁迫诱导拟南芥DNA MMR系统中关键基因MLH1、MSH2和MSH6的分子行为和细胞周期DNA损伤检验点对DNA损伤的响应机制;明确镉胁迫是否导致MLH1、MSH2和MSH6功能缺失拟南芥可以绕开细胞周期G2/M期DNA损伤检验点,证明3种基因是否调控植株细胞周期G2期阻滞。分析上述指标的分子行为及其与镉暴露之间的剂量-效应关系,从拟南芥DNA MMR家族与细胞周期相关指标中筛选镉暴露的分子生物标志物,丰富对镉毒性机理的认识并提供分子标记。

结项摘要

DNA错配修复系统(MMR)是一种DNA复制后修复,在激活细胞周期检验点、确保基因组的稳定性和DNA复制的精确性等方面发挥关键作用。但是Cd胁迫下,拟南芥DNA MMR系统中MSH2、MSH6和MLH1基因是否调控DNA损伤诱导的细胞周期G2期阻滞,目前国内外尚未见报道。本项目研究结果表明,Cd(0.125~2.5 mg•L-1)胁迫5 d后,对Cd胁迫敏感度上,拟南芥DNA损伤修复系统总体表现为DNA MMR>HR(同源重组, RAD51, BRCA1)>NHEJ(非同源末端连接修复, KU70, MRE11, GR1);Cd抑制了拟南芥幼苗根尖细胞周期进程;MSH2和MSH6是Cd诱导 DNA 损伤的关键感受器,直接参与DNA损伤的识别/传递与 G2/M 期阻滞,而MLH1不参与此过程:Cd胁迫诱导拟南芥WT、mlh1-、msh2-和msh6-KO幼苗根尖细胞周期阻滞在G2/M期,与G2/M期调控相关的基因表达异常有关,其中DNA错配修复基因MLH1、MSH2和MSH6转录水平显著降低,DNA损伤检验点基因ATM、ATR、SOG1和 DNA损伤修复基因BRCA1、RAD51、KU70和MRE11的表达量呈典型的倒U型,G2/M期标志性基因WEE1、CYCD4;1、MAD2、CDKA;1、CYCB1;2 和 CYCB1;1的表达量呈现下降或者倒U型变化趋势。DNA MMR基因调控大豆的耐Cd性能,具体表现于以下几方面:Cd胁迫下,Cd敏感品种LD10细胞内的DNA损伤明显小于Cd耐性品种SN20;Cd诱导的DNA损伤导致LD10阻滞在G1/S期,SN20而阻滞在G2/M期;MSH2和MSH6是调控大豆的耐Cd性的关键基因。上述结果可以丰富对镉毒性机理的认识并提供分子标记。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Cell cycle arrest mediated by Cd-induced DNA damage in Arabidopsis root tips(2区SCI)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Cui W;H Wang X Cao HJ. Rogers Dennis Francis P Tai;Wan Liu
  • 通讯作者:
    Wan Liu
Cd胁迫诱导拟南芥幼苗DNA损伤与损伤分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋婕;王鹤潼;崔伟娜;孙梨宗;惠秀娟;台培东;杨悦锁;刘宛
  • 通讯作者:
    刘宛
Roles of MSH2 and MSH6 in cadmium-induced G2/M checkpoint arrest in Arabidopsis roots(2区SCI).
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cao X;Wang H Zhu H Du Y Cui W Rogers HJ;Xie F;Wan Liu
  • 通讯作者:
    Wan Liu
MSH2 and MSH6 in mismatch repair system account for soybean (Glycine max (L.) Merr.) tolerance to cadmium toxicity by determining DNA damage response(1区SCI).
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.9b06599
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    J Agric Food Chem.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiang Zhao;Hetong Wang Yanli Du Hilary J. Rogers;Zhixin Wu Sen Jia Futi Xie;Wan Liu
  • 通讯作者:
    Wan Liu
Mechanisms used by DNA MMR system to cope with Cadmium-induced DNA damage in plants -review(2区SCI)
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2019.125614
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Hetong Wang;Qijiang Cao;Qiang Zhang;Wan Liu
  • 通讯作者:
    Wan Liu

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

佳乐麝香对萝卜种子发芽及DNA损伤的生态毒理影响
  • DOI:
    10.7524/aje.1673-5897.20170323001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生态毒理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜丽思;张倩茹;王建美;李斯雯;宋婕;崔伟娜;刘宛
  • 通讯作者:
    刘宛
镉胁迫对蚕豆幼苗基因组DNA多态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学杂志,2007,26(1):35-39
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    .解莉婧;刘宛;李培军;李淑芹
  • 通讯作者:
    李淑芹
镉诱导拟南芥幼苗DNA损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Ecology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙梨宗;刘宛;马珊珊;秦秦;台培东;李培军
  • 通讯作者:
    李培军
环境污染条件下生物体内DNA损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用与环境生物学报,2005,11(2):251-255
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宛;李培军等
  • 通讯作者:
    李培军等
盐碱土植物改良研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王善仙;刘宛;李培军;吴海燕
  • 通讯作者:
    吴海燕

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

刘宛的其他基金

细胞周期及MMR系统对Cd胁迫下拟南芥DNA损伤的响应机制
  • 批准号:
    21347007
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
镉胁迫诱导拟南芥细胞内MLH1和MSH2基因突变及甲基化改变的分子机制
  • 批准号:
    20977095
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
有机污染胁迫下植物细胞的DNA损伤和错配修复研究
  • 批准号:
    20377043
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码