DNA双链断裂对牛卵丘细胞生长发育、卵母细胞成熟的影响及其关键分子通路解析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601940
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1704.畜禽繁殖学
  • 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

DNA-Double strand breaks, in which both strands in the double helix are severed, are particularly hazardous to the cell because they can lead to genome rearrangements. Regulations of Oocyte and Cumulus Cell Interactions are important for ovarian follicular development and oocyte maturation. But the effects and mechanisms of DNA-DSBs in cumulus cells growth, development and oocyte maturation are still unclear. Our previous studies found that DNA double-strand breaks increased with age in bovine cumulus cells and oocytes. Similar patterns were also found in Bleomycin-induced primary cumulus cell injury model, however, it was not observed in passage cells. These are a strong indication that there is a specific DNA-DSBs repair mechanisms in bovine cumulus cells. Gene expression and transcriptome analysis were also carried out to elucidate the pathways and mechanisms of bovine cumulus cell growth and development and oocyte maturation. Critical gene expression and transcriptome analysis were also carried out to elucidate the pathways and mechanisms of bovine cumulus cell growth, development and oocyte maturation. Our researches will not only provide a good basis for understanding the DNA damage and repair mechanisms, but also provide theoretical supports to improve fertility in females.
DNA双链断裂(DNA-DSBs)是DNA双螺旋结构中的双链异常断开并可导致基因组重排的一种严重影响细胞生理状态的DNA损伤。卵巢中卵丘细胞、卵母细胞间的相互调控作用对于卵泡发育及卵子成熟具有重要作用,但卵丘细胞中DNA-DSBs的产生及修复对于自身生长发育及卵母细胞成熟有何影响、具体机制如何尚不明确。项目组研究发现卵丘细胞、卵母细胞中DNA-DSBs程度随年龄逐渐增大;而博来霉素诱导的原代卵丘细胞损伤模型中DNA-DSBs情况与之类似,但传代细胞中却不明显,表明在牛卵丘细胞中存在特定的DNA-DSBs修复机制。据此,本项目将深入研究DNA-DSBs对牛卵丘细胞生长发育、卵母细胞成熟的影响,从全转录组水平解析其在卵丘细胞增殖与凋亡、卵母细胞成熟相关分子通路中的作用、探求其中未知的关键基因及调控机制。研究结果将为揭示DNA损伤的产生、修复机制提供理论基础,并为提高雌性动物繁殖力提供理论依据。

结项摘要

随着年龄的增加,雌性哺乳动物的卵巢储备功能逐渐降低,卵丘细胞凋亡程度增大、卵母细胞的损失明显增高。而在此过程中,卵巢内DNA双链断裂(DNA-DSB)程度不断增大。尽管DNA-DSB影响卵子质量与胚胎发育的研究已有报道,但多集中于对卵子中特定修复通路里的几个关键基因的表达,对于细胞中分子水平上有关如何引发DNA-DSB发生尚不明确。因此,本研究首先利用博来霉素(BLM)创建牛卵丘细胞、卵母细胞DNA-DSB模型,通过高通量测序技术构建DNA-DSB相关基因表达谱。随后,通过RNA干扰方法敲减候选基因的表达,明确其对卵丘细胞的生理状态、功能及卵母细胞成熟及早期胚胎发育的影响。结果表明,200μM 的BLM可稳定诱导卵丘细胞和卵母细胞发生DNA-DSB,而BLM处理前后,卵丘细胞和卵母细胞中有700余个基因(转录本)差异表达,涉及Single-organism cellular process、Chromatin binding、intrinsic component of membrane、anconi anemia pathway、cell cycle、RNA degradation等生物学通路;sulfatase-modifying factor 2 precursor、high mobility group nucleosome-binding domain-containing protein 4、transmembrane protein 246、leukotriene B4 receptor 2、storkhead-box protein 1等基因表达变化最大。最后,本项目明确了COL1A1、DUSP1、Imperatorin、Laminarin、miRNA-29b、miR-375-BMPR2-BMP15/GDF9-Smad 1/2/3/5/8 可通过调控线粒体功能、ROS积累、自噬水平等潜在影响卵丘/卵母细胞的DNA-DSB,进而调控卵丘/卵母细胞的生理状态及功能。研究结果不但有助于明确DNA双链断裂对卵丘细胞与卵母细胞之间相互调控作用的影响,更为深入了解DNA 双链断裂及DNA 损伤的产生、修复机制,通过控制或减少DNA 损伤进一步充分利用雌雄动物种用性能、提高动物繁殖力及人类生殖缺陷模型的建立、相关疾病的治疗。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Reconstruction of bovine spermatozoa substances distribution and morphological differences between Holstein and Korean native cattle using three-dimensional refractive index tomography
三维折射率断层扫描重建荷斯坦牛与韩国本土牛精子物质分布及形态差异
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-45174-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jiang Hao;Kwon Jeong woo;Lee Sumin;Jo Yu Jin;Namgoong Suk;Yao Xue rui;Yuan Bao;Zhang Jia bao;Park Yong Keun;Kim Nam Hyung
  • 通讯作者:
    Kim Nam Hyung
Imperatorin improves in vitro porcine embryo development by reducing oxidative stress and autophagy
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Dan Luo;Jia-bao Zhang;Yan-xia Peng;Jian-bo Liu;Dong-xu Han;Ying Wang;Zhe Zhang;Bao Yuan;Yan Gao;Cheng-zhen Chen;Hao Jiang
  • 通讯作者:
    Hao Jiang
Dual-specificity phosphatase 1 regulates cell cycle progression and apoptosis in cumulus cells by affecting mitochondrial function, oxidative stress, and autophagy
双特异性磷酸酶 1 通过影响线粒体功能、氧化应激和自噬来调节卵丘细胞的细胞周期进程和细胞凋亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    American Journal of Physiology-Cell Physiology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xu-huang Fu;Cheng-zhen Chen;Sheng Li;Dong-xu Han;Yi-jie Wang;Bao Yuan;Yan Gao;Jia-bao Zhang;Hao Jiang
  • 通讯作者:
    Hao Jiang
COL1A1 affects apoptosis by regulating oxidative stress and autophagy in bovine cumulus cells
COL1A1通过调节牛卵丘细胞氧化应激和自噬影响细胞凋亡
  • DOI:
    10.1007/s11682-018-9940-y
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Theriogenology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Lam CLM;Liu HL;Huang CM;Wai YY;Lee SH;Yiend J;Lin C;Lee TMC
  • 通讯作者:
    Lee TMC
Laminarin improves developmental competence of porcine early stage embryos by inhibiting oxidative stress
海带多糖通过抑制氧化应激提高猪早期胚胎的发育能力
  • DOI:
    10.1016/j.theriogenology.2018.04.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Theriogenology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Jiang Hao;Liang Shuang;Yao Xue Rui;Jin Yong Xun;Shen Xing Hui;Yuan Bao;Zhang Jia Bao;Kim Nam Hyung
  • 通讯作者:
    Kim Nam Hyung

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    苏佳灿
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    10.3760/cma.j.issn.1671-7368.2017.07.021
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  • 发表时间:
    2019
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    苏佳灿
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    10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2018.31.019
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    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    姜昊;张茗昱;姜慧杰
  • 通讯作者:
    姜慧杰
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    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    朱玉磊;王升星;张海萍;赵良霞;吴曾云;姜昊;曹佳佳;刘凯;秦朦;卢杰;孙跟楼;夏先春;常成;马传喜
  • 通讯作者:
    马传喜

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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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