微丝极性组装调控不对称细胞分裂的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871352
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 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

Asymmetric cell division (ACD) generates two cells with different fates, and is the cellular basis for cell diversity and tissue homeostasis. Distinct types of cells adopt different mechanisms to accomplish ACD. Here, we found an asymmetric division in the Caenorhabditis elegans Q.p neuroblast that began with a slightly posteriorly displaced mitotic spindle and myosin was equally distributed in the ingressing furrow during cytokinesis. However, the anterior of the dividing cell progressively expands, producing a smaller posterior daughter that undergoes apoptosis and a larger anterior daughter that divides and differentiates into neurons. The enlargement of daughter cell asymmetry may require a spindle- and myosin-independent factor. The proposed study aims to elucidate cellular and molecular mechanism underlying ACD of Q.p neuroblast. Our preliminary results have shown that, more F-actin and WAVE-Arp2/3 accumulated anteriorly during this division. Indeed, inhibition of actin polymerization or equal actin assembly on the cortex created symmetric division and allowed the survival and neuronal differentiation of the posterior daughter. The anteriorly polarized actin assembly was regulated by the Wnt signaling pathway and small G proteins. We will further investigate the extracellular cue that polarizes Q.p neuroblast and characterize the signaling pathway that's conveys the extracellular signal to cortical actin polymerization. Our results will advance our understanding of ACD and provide novel insights into ACD-related diseases.
细胞不对称分裂产生两个不同命运的子细胞,是产生细胞多样性和维持成体组织稳态的基础。不同类型细胞采用迥异的方式实现不对称分裂。线虫Q.p神经前体细胞在胞质分裂过程中细胞前端逐步扩张,在前端产生大的子细胞最终形成神经元,而在后端产生小的子细胞进入凋亡程序。Q.p细胞分裂始于轻度向后偏移的纺锤体,肌球蛋白均匀分布于收缩环,暗示子细胞不对称性的扩增需要独立于纺锤体和肌球蛋白的未知因子。本课题拟揭示Q.p细胞不对称分裂的新调控机制。我们发现微丝在分裂的Q.p细胞前端极性组装,微丝成核因子不对称的富集在细胞前端,破坏微丝的极性组装会导致对称分裂,改变子细胞的大小和命运。我们初步发现Wnt信号通过Frizzled受体和小G蛋白调控微丝在细胞前端的极性组装,我们将深入探索建立神经前体细胞不对称分裂过程中细胞极性的胞外信号和传导通路。本课题的研究成果将加深对细胞不对称分裂的理解,为防治相关疾病提供新思路。

结项摘要

不对称细胞分裂产生两个具有相同遗传物质但不同命运的子细胞,是机体发育与组织稳态的细胞基础。不同的细胞谱系可能采用不同的分裂机制完成不对称细胞分裂,本课题以秀丽隐杆线虫的Q神经前体细胞为研究对象,发现一种调控不对称细胞分裂新机制。我们发现在Q.p细胞分裂从一个不对称定位的纺锤体开始,两个子细胞的大小差异在胞质分裂过程中不断增加,最终较小的子细胞发生凋亡。我们发现依赖于Arp2/3的F-actin在分裂过程中在Q.p细胞前端皮层聚集,这表明F-actin聚合产生的不对称扩张力可使前子细胞增大。抑制皮层肌动蛋白的聚合或人为诱导肌动蛋白在细胞皮层的对称组装都可导致Q.p进行对称细胞分裂。此外,破坏Wnt信号通路导致细胞皮层的肌动蛋白组装异常并引起细胞对称分裂。APC/APR-1响应Wnt信号在Q.p细胞前端皮层不对称地分布并促进肌动蛋白的极化组装。综上,我们的结果表明Wnt信号通路通过在分裂细胞中极化皮层肌动蛋白的聚合来建立子细胞不对称性。“不对称微丝聚合促进不对称细胞分裂”的新模型为不对称分裂调控机制的理解,为其相关疾病提供新思路。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spectrin-based membrane skeleton supports ciliogenesis
基于血影蛋白的膜骨架支持纤毛发生
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.3000369
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    PLoS Biology
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Jia Ru;Li Dongdong;Li Ming;Chai Yongping;Liu Yufan;Xie Zhongyun;Sheo Wenxin;Xie Chao;Li Liuju;Huang Xiaoshuai;Chen Liangyi;Li Wei;Ou Guangshuo
  • 通讯作者:
    Ou Guangshuo
Optimal sidestepping of intraflagellar transport kinesins regulates structure and function of sensory cilia
鞭毛内运输驱动蛋白的最佳回避调节感觉纤毛的结构和功能
  • DOI:
    10.15252/embj.2019103955
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    The EMBO Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Xie;Liuju Li;Ming Li;Wenxin Shao;Qingyu Zuo;Xiaoshuai Huang;Riwang Chen;Wei Li;Melanie Brunnbauer;Zeynep Ökten;Liangyi Chen;Guangshuo Ou
  • 通讯作者:
    Guangshuo Ou
DYF-5/MAK–dependent phosphorylation promotes ciliary tubulin unloading
DYF-5/MAK 依赖性磷酸化促进纤毛微管蛋白卸载
  • DOI:
    10.1073/pnas.2207134119
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xuguang Jiang;Wenxin Shao;Yongping Chai;Jingying Huang;Mohamed A. A. Mohamed;Zeynep Ökten;Wei Li;Zhiwen Zhu;Guangshuo Ou
  • 通讯作者:
    Guangshuo Ou
The spectrin-based membrane skeleton is asymmetric and remodels during neural development in C. elegans
基于血影蛋白的膜骨架是不对称的,并且在秀丽隐杆线虫的神经发育过程中重塑
  • DOI:
    10.1242/jcs.248583
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Cell Science
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ru Jia;Yongping Chai;Chao Xie;Gai Liu;Zhiwen Zhu;Kaiyao Huang;Wei Li;Guangshuo Ou
  • 通讯作者:
    Guangshuo Ou
RNA editing restricts hyperactive ciliary kinases
RNA编辑限制过度活跃的纤毛激酶
  • DOI:
    10.1126/science.abd8971
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Li Dongdong;Liu Yufan;Yi Peishan;Zhu Zhiwen;Li Wei;Zhang Qiangfeng Cliff;Li Jin Billy;Ou Guangshuo
  • 通讯作者:
    Ou Guangshuo

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  • 作者:
    杨琳;刘杰;李薇;伍一军*
  • 通讯作者:
    伍一军*

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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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