干细胞编程与重编程过程中组蛋白变体H2A.Z和H3.3表观遗传调控的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31071147
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    35.0万
  • 负责人：
    李国红
  • 依托单位：
    中国科学院生物物理研究所
  • 学科分类：
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

在干细胞编程和重编程过程中，细胞主要是通过表观遗传的调控，有选择地进行基因沉默和基因激活。表观遗传调控的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白的化学修饰及其变体等引起染色质结构动态变化，而改变基因的表达活性来完成。因此，研究各种表观遗传机制对染色质结构动态变化的调控是表观遗传研究的核心内容。本项目主要研究两个重要组蛋白变体H2A.Z和H3.3对核小体和染色质高级结构动力学变化的调控及其分子机制，它们在胚胎干细胞和体细胞中的不同置换机制，以及它们与PcG蛋白质复合物在胚胎干细胞编程和重编程过程中相互调控的分子机制。通过本项目的研究，我们将从分子水平上阐明组蛋白变体H2A.Z和H3.3在基因转录调控的功能，建立一套研究染色质结构和功能的技术平台，为以后研究各种表观遗传机制对染色质高级结构动态变化及基因转录调控的分子机理研究打下坚实基础。

结项摘要

在干细胞编程和重编程过程中，细胞主要是通过表观遗传的调控，有选择地进行基因沉默和基因激活。表观遗传调控的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白的化学修饰及其变体等引起染色质结构动态变化，而改变基因的表达活性来完成。因此，研究各种表观遗传机制对染色质结构动态变化的调控是表观遗传研究的核心内容。本项目研究成功建立一整套体外及体内染色质结构及功能的研究平台，并利用该平台系统研究了两个重要组蛋白变体H2A.Z和H3.3对核小体和染色质高级结构动力学变化的调控及其分子机制。项目研究发现 H2A.Z可以稳定单个核小体并促使染色质形成紧密结构，从而抑制基因转录，而H3.3则可以拮抗H2A.Z，打开染色质结构并激活基因转录。同时，项目研究发现在RA调控基因中，H3.3富集enhancer区域，并引导H2A.Z进入该基因 promoter区域紧密染色质结构，使基因处于沉默状态；而在此基因激活过程中，H2A,Z离开promoter区域，同时H3.3进入该区域打开染色质结构，激活基因转录。在此基础上，本项目同时也研究了H2A.Z与PcG蛋白质复合物在胚胎干细胞编程和重编程过程中相互调控的分子机制，发现干细胞中H2A.Z可以通过形成独特的染色质高级结构增强PRC2对底物的亲和性，从而增强H3K27的三甲基化水平，并调控基因表达水平。通过本项目的研究，我们从分子水平上阐明了组蛋白变体H2A.Z和H3.3在基因转录调控的功能，并建立了一套研究染色质结构和功能的技术平台，为以后研究其它各种表观遗传机制对染色质高级结构动态变化及基因转录调控的分子机理研究打下坚实基础。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Dynamics of the higher-order structure of chromatin
染色质高级结构的动力学
  • DOI：
    10.1007/s13238-010-0130-y
  • 发表时间：
    2010-11-01
  • 期刊：
    PROTEIN & CELL
  • 影响因子：
    21.1
  • 作者：
    Chen, Ping;Li, Guohong
  • 通讯作者：
    Li, Guohong
Histone Variants in Development and Diseases
发育和疾病中的组蛋白变异。
  • DOI：
    10.1016/j.jgg.2013.05.001
  • 发表时间：
    2013-07-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF GENETICS AND GENOMICS
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Chen, Ping;Zhao, Jicheng;Li, Guohong
  • 通讯作者：
    Li, Guohong
H3.3 actively marks enhancers and primes gene transcription via opening higher-ordered chromatin.
H3.3 通过打开高阶染色质主动标记增强子并启动基因转录
  • DOI：
    10.1101/gad.222174.113
  • 发表时间：
    2013-10-01
  • 期刊：
    Genes & development
  • 影响因子：
    10.5
  • 作者：
    Chen P;Zhao J;Wang Y;Wang M;Long H;Liang D;Huang L;Wen Z;Li W;Li X;Feng H;Zhao H;Zhu P;Li M;Wang QF;Li G
  • 通讯作者：
    Li G

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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
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  • 作者：
    柳红;李国红;张智若;毛贻浩
  • 通讯作者：
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    李国红
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    李国红
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    李远庆

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30-nm染色质纤维结构失调与人类疾病的病理学机制
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  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
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    重大研究计划
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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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