三维超分辨技术研究细胞核孔复合物的选择性屏障分布

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500599
  • 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:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The nuclear pore complexes (NPCs) selectively mediate the bidirectional trafficking of macromolecules between the cytoplasm and the nucleus in eukaryotic cells. The selective barrier formed by natively unfolded phenylalanine-glycine (FG) nucleoporins (Nups) inside the NPC allows for passive and facilitated transport through the NPC. However, the interactions that form the FG-barrier and their spatial distribution in the NPC remain unresolved. Based on the single-point edge-excitation sub-diffusion (SPEED) microscopy techniques, the applicant's invention, three-dimensionally map the interaction distributions between the fluorescent transport receptors (TRs) or FG-fragment and FG barrier. Then, we obtain fully information of the FG-barrier distribution in the NPC. The conformation change of the FG-barrier by TRs would be discussed as self-regulating mechanism of nucleocytoplasmic transport. Also from the competitive effects during different FG-fragments and transport proteins during the transport discuss priorities for the various gene related transport. Finally,the complete three-dimensional FG-barrier distribution will provide information with leukemia, Alzheimer's disease pathogenesis, as well as various types of viruses invade mechanisms for NPC related pathological mechanism or gene therapy.
细胞核孔复合物(NPC)是真核细胞中连接细胞质和细胞核之间的选择性双向通道。由富含苯丙氨酸-甘氨酸(FG)氨基酸片段的自然非折叠蛋白构成的FG-屏障,选择性地调控基因相关物质,按照被动运输或者主动介入运输的方式进出细胞核。然而,核孔内FG屏障间的相互作用以及分布状况仍然是极具争议的重要科学问题。本项目将基于申请人发明的单点斜入射激发快速超分辨显微镜技术,研究核孔传输蛋白或FG-蛋白片段与FG屏障反应的三维分布图像,从而获得FG-屏障在细胞核孔内完整的分布情况。另外,进一步检测核孔传输蛋白对FG屏障的分布影响,讨论核孔传输的自调控机制。还将从不同传输蛋白或FG-片段在传输过程中的竞争效果,讨论FG屏障对各类基因相关物质传输的优先顺序。最终,完整的三维FG屏障将对核孔蛋白缺失相关的白血病、阿尔兹海默症的致病机制,以及各种类病毒的侵入机制等核孔相关病理机制或基因治疗提供信息。

结项摘要

细胞核孔复合物(NPC)是真核细胞中连接细胞质和细胞核之间的选择性双向通道。由富含苯丙氨酸-甘氨酸(FG)氨基酸片段的自然非折叠蛋白构成的FG-屏障,选择性地调控基因相关物质,按照被动运输或者主动介入运输的方式进出细胞核,核孔内FG屏障间的相互作用以及分布状况仍然是极具争议的重要科学问题。本项目基于申请人发明的单点斜入射激发快速超分辨显微镜技术(SPEED),研究核孔传输蛋白或FG-蛋白片段与FG屏障反应的三维分布图像,从而获得FG-屏障在细胞核孔内完整的分布情况。另外,从不同传输蛋白或FG-片段在传输过程中的竞争效果,确定了FG屏障对各类基因相关物质传输的优先顺序。利用不同输运蛋白间的三位路径的差异图谱,对应输运蛋白特征结合的FG核孔蛋白,获取单种FG蛋白的分布位置,确定了用于基因治疗的腺相关病毒(AAV)侵入核孔的准确速率及17%的成功率,为进一步提高的AAV基因治疗效率提供了新路径。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Super-resolution 3D tomography of interactions and competition in the nuclear pore complex.
核孔复合体中相互作用和竞争的超分辨率 3D 断层扫描。
  • DOI:
    10.1038/nsmb.3174
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Nature structural & molecular biology
  • 影响因子:
    16.8
  • 作者:
    Ma J;Goryaynov A;Yang W
  • 通讯作者:
    Yang W
Rapid diagnosis and intraoperative margin assessment of human lung cancer with fluorescence lifetime imaging microscopy.
荧光寿命成像显微镜对人肺癌的快速诊断和术中切缘评估
  • DOI:
    10.1016/j.bbacli.2017.04.002
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    BBA clinical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang M;Tang F;Pan X;Yao L;Wang X;Jing Y;Ma J;Wang G;Mi L
  • 通讯作者:
    Mi L
Autofluorescence Imaging and Spectroscopy of Human Lung Cancer
人类肺癌的自发荧光成像和光谱学
  • DOI:
    10.3390/app7010032
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wang, Mengyan;Long, Feng;Mi, Lan
  • 通讯作者:
    Mi, Lan
Effect of Fixation and Mounting on Fluorescence Lifetime of Cellular Autofluorescence
固定和封片对细胞自发荧光荧光寿命的影响
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2018.2889429
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wang Xinyi;Xie Yonghui;Huang Maojia;Yao Longfang;Wang Yulan;Fei Yiyan;Ma Jiong;Mi Lan
  • 通讯作者:
    Mi Lan
Detecting Signals With Direct Fast Fourier Transform for Microarray Data Collection
使用直接快速傅立叶变换检测信号以收集微阵列数据
  • DOI:
    10.1109/lpt.2017.2771344
  • 发表时间:
    2017-12-15
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Chen, Ru;Zhu, Chenggang;Fei, Yiyan
  • 通讯作者:
    Fei, Yiyan

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其他文献

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  • 通讯作者:
    郑松林
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    姚寿文
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    侯公羽

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主动随机调制光学涨落超分辨显微技术
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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

        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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