果蝇中DNA转座子捕获外源序列的机制及推动新基因起源的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0607.基因组学
  • 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

DNA transposons are ubiquitous and major components of many eukaryotic genomes. They can cause genetic variations, and hence are commonly viewed as powerful facilitators of genome evolution. In plants, studies have shown that several types of DNA transposons have captured hundreds to thousands of host gene fragments, and carried them to re-transpose. However, there are only a few systematic surveys in animals. Moreover, the cases in plants are usually ancient and can hardly be used to infer the origination mechanism. In this proposal, we plan to detect the polymorphic host sequences captured by DNA transposons in Drosophila melanogaster populations based on the PacBio sequencing data. By analyzing the sequence properties which are not masked by secondary mutations, we try to build a new model to explain the formation of the chimeric structure. Then, we will investigate whether DNA transposons can produce new genes by functional genomics and evolutionary analysis. Our results will assist us in understanding the ability of capturing the host sequences by DNA transposons, and the origination of new genes mediated by DNA transposons in animals.
DNA转座子广泛存在于真核生物基因组中,它们可以引起各种遗传变异,是基因组进化的有力推动者。在植物中,大量例子表明DNA转座子可以捕获并携带宿主基因一起转座,然而在动物中相关报道还较少;而且植物中的例子都比较古老,很难用来推断产生的机制。本项目拟借助三代重测序数据在黑腹果蝇群体中寻找多态的DNA转座子捕获外源序列的事件,通过分析其尚未被后发突变所掩盖的序列特征,尝试建立一个新的模型来解释产生机制。同时通过功能基因组学和进化分析来考察DNA转座子捕获外源序列后能否形成新基因。本项目的研究结果将有助于理解在动物中DNA转座子捕获外源序列的能力,以及DNA转座子推动新基因起源的机制。

结项摘要

长期以来,转座子被认为是垃圾DNA,但是现在它们已被认为是演化重要的催化剂。此前在植物中发现MULE转座子捕获了上千个宿主基因或片段,形成重复基因,执行一定功能。然而其形成机制仍成谜,动物中也鲜有相关报道。我们搜索了100个动物基因组,鉴定了370个DNA转座子捕获外源序列的事件,并将其命名为Pack-TIR。对它们的序列特征分析发现了四个证据表明Pack-TIR的产生不依赖于转座子活性,符合缺口填补模型:Pack-TIR与DNA转座子数目成正相关关系;56.9%的Pack-TIR离母源序列很近;利用比较基因组学的方法,对灵长类动物的Pack-TIR进行了溯源,发现绝大多数是在转座子插入之后才被捕获;双链断裂的缺口较小且靠近转座子内部。在黑腹果蝇群体中找到的最年轻的多拷贝Ssk-FB4则符合新的FoSTeST模型:复制叉停滞-模板转换-转座。在功能层面,我们发现至少30%的Pack-TIR都可以转录,大部分与所在位点的基因融合。而Ssk-FB4则编码功能蛋白,有很强的选择信号和特定方向的快速演化,胞外区域氨基酸序列显著改变。由此证明了DNA转座子可以重塑基因结构,产生新基因。同时,我们在100个动物中鉴定了大量有活性的转座子,系统筛选开发载体工具,与睡美人等知名转座子类似,具有广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)

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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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