GATOR1复合体调控果蝇卵细胞减数分裂进程的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872287
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0405.动物资源与保护
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Target of Rapamycin Complex 1 (TORC1) is a master regulator that mediates nutrient status and cell growth. Previously, we found that the GATOR1 complex, comprised of the Nprl2, Nprl3 and Iml1 proteins, is an inhibitor of TORC1 and plays important roles in meiotic entry and cell survival under starvation. However, the molecular mechanism of GATOR1 on meiotic cell cycle is little known. Meiosis promotes genomic diversity through homologous recombination, a process require DNA double-stranded breaks (DSBs). On the other hand, DSBs represent a dangerous form of DNA damage that can result in dramatic and permanent changes to the genome. Thus, the DSB formation must be exquisitely controlled during gamete formation. Here our preliminary data show that GATOR1 mutant oocytes accumulate an increased number of DSBs and activity of p53 in early prophase of meiosis I. These results suggest that the GATOR1 is required for maintaining genomic stability. This project will study the DSB, p53 activity, homologous chromosomes recombination rate and transposable element (TE) expression in Drosophila oocyte to elucidate the molecular function of GATOR1 complex. Through inhibiting meiotic DSB machines, TORC1 activity and p53 pathway, the mechanism of GATOR1 regulating DSB formation, p53 activity and cell death during early meiosis will be determined. This project will elucidate the link between the metabolic pathway and genomic stability in germ line. This work will provide new idea for insect reproduction control and theoretical support for mammal meiosis mechanism.
TORC1是调节细胞生长和代谢的关键通路。GATOR复合体通过动态控制TORC1活性,调节果蝇卵细胞的生长与分化,但对其如何在分子水平调节减数分裂进程仍不清楚。DNA双链断裂(DSB)是同源染色体重组的基础,但过多的DSB会引起基因组的不稳定。本项目以GATOR1复合体的组分蛋白Nprl2、Nprl3、Iml1的基因突变和转基因果蝇为对象,通过研究GATOR1突变体卵细胞中的DSB水平、p53活性、同源重组效率、转座子活化等,阐明GATOR1复合体的分子功能;通过研究减数分裂DSB的生成与修复、TORC1活性、p53通路等对GATOR1突变体卵细胞中DSB水平、p53活性及细胞凋亡的影响,阐明GATOR1复合体保护早期卵细胞的机制。本项目将揭示GATOR1复合体在昆虫卵细胞基因组稳定中的作用,为干预昆虫生殖提供新思路,也为研究高等动物减数分裂机制提供理论支持。

结项摘要

在昆虫卵母细胞发育的减数分裂阶段,来自父本和母本染色体之间的同源重组增加卵子遗传物质的多样性,为后代进化和适应环境提供基础。DNA双链断裂(DSB)产生和修复是实现同源染色体交换的基础,但过多的DSB会引起基因组的不稳定,导致细胞凋亡。因此,DSB发生的时间和水平被严格控制。我们前期发现GATOR1复合体组分蛋白Nprl2、Nprl3或Iml1的缺失会引起果蝇卵细胞中DSB水平增加。本项目对GATOR1复合体调控卵细胞中DSB水平的作用机制及生物学功能进行了深入研究。我们发现GATOR1复合体通过抑制控制细胞生长和代谢的关键通路TORC1的活性,促进减数分裂进程中DSB的修复,使卵细胞中DSB数目增加、维持时间延长,但并不影响减数分裂DSB的产生。GATOR1突变体果蝇卵细胞中存在调控DNA损伤修复和细胞凋亡的关键蛋白p53活性的增加,这是由于GATOR1突变体中的减数分裂DSB水平增加引起的。进一步发现GATOR1和p53具有协同效应,通过作用于不同的信号通路,共同抑制转座子的活化,维持卵细胞基因组的稳定。我们利用免疫共沉淀的方法筛选到FKBP39蛋白可以与GATOR1的结合并促进GATOR1蛋白的泛素化降解,进而影响卵细胞的代谢和发育。本项目揭示了GATOR1 复合体和TORC1通路在昆虫卵细胞基因组稳定中的作用,探索了GATOR1蛋白的稳定性调节机制,为通过细胞代谢机制干预昆虫生殖提供新思路,也为研究高等动物中的减数分裂机制提供理论支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The GATOR complex regulates an essential response to meiotic double-stranded breaks in Drosophila
GATOR复合体调节果蝇减数分裂双链断裂的基本反应
  • DOI:
    10.7554/elife.42149
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    eLife
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Wei Youheng;Bettedi Lucia;Ting Chun-Yuan;Kim Kuikwon;Zhang Yingbiao;Cai Jiadong;Lilly Mary A
  • 通讯作者:
    Lilly Mary A
The TORC1 inhibitor Nprl2 protects age-related digestive function in Drosophila.
TORC1 抑制剂 Nprl2 可保护果蝇与年龄相关的消化功能。
  • DOI:
    10.18632/aging.102428
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aging (Albany NY)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xi Junmeng;Cai Jiadong;Cheng Yang;Fu Yuanyuan;Wei Wanhong;Zhang Zhenbo;Zhuang Ziheng;Hao Yue;Lilly Mary A;Wei Youheng
  • 通讯作者:
    Wei Youheng
Measuring Crop Motility and Food Passaging in Drosophila
测量果蝇的作物运动和食物传递
  • DOI:
    10.3791/61181
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Jove-Journal of Visualized Experiments
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Cai Jiadong;Xi Junmeng;Wei Youheng
  • 通讯作者:
    Wei Youheng
FKBP39 Controls the Larval Stage JH Activity and Development in Drosophila melanogaster.
FKBP39 控制果蝇幼虫阶段 JH 活动和发育
  • DOI:
    10.3390/insects13040330
  • 发表时间:
    2022-03-28
  • 期刊:
    Insects
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
  • 通讯作者:
FKBP39 controls nutrient dependent Nprl3 expression and TORC1 activity in Drosophila.
FKBP39 控制果蝇中营养依赖性 Nprl3 表达和 TORC1 活性
  • DOI:
    10.1038/s41419-021-03860-z
  • 发表时间:
    2021-06-02
  • 期刊:
    Cell death & disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Zhou Y;Guo J;Wang X;Cheng Y;Guan J;Barman P;Sun MA;Fu Y;Wei W;Feng C;Lilly MA;Wei Y
  • 通讯作者:
    Wei Y

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其他文献

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Rag GTPases在果蝇早期卵泡存活中的作用及机制研究
  • 批准号:
    32370504
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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