牙鲆piRNA及其介导的生殖细胞转座子沉默和基因表达调控机制的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31702331
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1902.水产生物遗传育种学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Germ cell is an ideal tool for fish genetic resources preservation. Investigation on the development mechanism of fish germ cells will help to open up a new way to fish germplasm preservation and cell engineering breeding. piRNAs (Piwi-interacting RNAs) are a class of germline-specific small non-coding RNAs that form complex with Piwi proteins. The Piwi/piRNA pathway is a germline-specific RNA silencing mechanism which has been implicated to prevent the activity of selfish genomic elements (such as retrotransposon) and regulate various protein coding genes. Piwi/piRNA pathway plays critical roles in embryonic development, sex determination, gametogenesis to maintain the stability and integrity of genome in gamete. Recently we found that in Japanese flounder (Paralichthys olivaceus), the expression levels of several Piwi/piRNA pathway genes were specifically high in testis of adult individuals which indicated that Piwi/piRNA was related to spermatogenesis of Japanese flounder. Based on this interesting result, our project plans to 1) characterize the expression pattern of piRNAs in the gonads of Japanese flounder during different developmental stages, 2) screen the piRNA targeting transposons and coding genes, construct their co-expression network and 3) further explore its regulation mechanism of transposon silencing and gene expression in vitro, providing the key candidate Piwi/piRNA pathway for Japanese flounder gametogenesis. All these works will help to understand the function and regulation mechanism of piRNAs during gametogenesis, pave the way for the preservation of excellent fish breeds and endangered fish germplasms, and lay a foundation for cell engineering breeding in fish.
生殖细胞是鱼类遗传资源保存的理想细胞类型,对其发育分化机制的研究,可以为鱼类种质保存和细胞工程育种开辟新的途径。piRNA是生殖细胞特异性表达的新型非编码小RNA,其与Piwi蛋白结合,通过沉默转座子和调控编码基因等方式在生殖细胞发育分化及性别决定中发挥重要作用。我们前期研究发现,piRNA通路的多个基因在牙鲆精巢中特异高表达,预示其在牙鲆生殖发育过程中的重要作用,但关于牙鲆piRNA的调控机制还不明确。本项目将在此基础上采用转录组测序及分子生物学等手段开展牙鲆不同发育时期雌、雄性腺piRNA的表达鉴定,搜寻piRNA靶定的转座子和编码基因,构建其共表达网络,在细胞水平上对关键piRNA进行人工调控,解析其与靶转座子和靶基因的调控模式及作用路径,阐明其在牙鲆生殖发育过程中诱导转座子和基因沉默的分子机制,为牙鲆生殖发育等研究提供重要参考依据,为种质资源的保存和利用、育种工作的开展奠定基础。

结项摘要

Piwi/piRNA通路通过参与生殖细胞自我更新和减数分裂过程,在精子发生中沉默转座子和相关基因。本研究首先结合牙鲆10个成体组织和6个发育时期的mRNA和small RNA转录组数据,筛选并验证了牙鲆Piwi/piRNA通路的时空表达及分子进化模式,确定了牙鲆Piwi/piRNA通路的生殖特异性表达,特别是精巢高表达,并在胚胎发育早期高表达的模式;项目开展了牙鲆转座子家族的鉴定及其潜在的miRNA和piRNA靶向调控关系构建,发现牙鲆精巢中的piRNA多成簇分布,且更多的靶向DNA转座子,可能与硬骨鱼中DNA转座子的多样性和丰度相关,我们以牙鲆Tc1转座子为例验证了其与Piwi基因的互补表达模式;我们同时鉴定了牙鲆雌雄差异表达piRNA靶向最多的pim基因家族,发现pim家族的扩张可能作为piRNA簇的前体转录本参与次级加工,并参与其它pim基因的靶向调控。本项目为阐明Piwi/piRNA在牙鲆生殖发育过程中诱导转座子和基因沉默的分子机制,为牙鲆生殖发育等研究提供重要参考依据,为种质资源的保存和利用、育种工作的开展奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Discovery and functional characterization of microRNAs and their potential roles for gonadal development in spotted knifejaw, Oplegnathus punctatus
microRNA 的发现和功能表征及其对斑点刀颌 Oplegnathus punctatus 性腺发育的潜在作用
  • DOI:
    10.1016/j.cbd.2018.05.002
  • 发表时间:
    2018-12-01
  • 期刊:
    COMPARATIVE BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY D-GENOMICS & PROTEOMICS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Du, Xinxin;Liu, Xiaobing;Zhang, Quanqi
  • 通讯作者:
    Zhang, Quanqi
Rapid evolution of piRNA pathway and its transposon targets in Japanese flounder (Paralichthys olivaceus)
日本牙鲆 (Paralichthys olivaceus) piRNA 通路及其转座子靶点的快速进化
  • DOI:
    10.1016/j.cbd.2019.100609
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    COMPARATIVE BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY D-GENOMICS & PROTEOMICS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Song, Haofei;Xing, Changjin;Zhang, Quanqi
  • 通讯作者:
    Zhang, Quanqi

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  • 期刊:
    中医杂志
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  • 作者:
    罗玺;李茜;程洁;华启新;谢政芸;杨鹏燕;夏有兵
  • 通讯作者:
    夏有兵
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    10.13703/j.0255-2930.2016.05.016
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    2016
  • 期刊:
    中国针灸
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  • 作者:
    罗玺;李茜;程洁;吕凯露;华启新;夏有兵
  • 通讯作者:
    夏有兵

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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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