脑衰老过程中长链非编码RNA对学习记忆相关基因的调控功能及机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91540107
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0603.表观遗传调控
  • 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

Learning and memory impairment is one of the early phenotypes in brain aging, but the underlying mechanism is not clear. Our preliminary data showed that, in hippocampus which is closely related to learning and memory, hippocampus-specifically expressed lncRNAs and mRNAs were almost all significantly up-regulated in the natural aged mice. These specific mRNAs are closely related to learning and memory as well as senescence, and the expression of these specific lncRNAs is also closed related to the expression of the hippocampus-specific mRNAs. Combining with these data and the synergistic effect of lncRNAs and chromatin conformation on gene regulation, we hypothesize that lncRNAs are involved in the formation of age-specific chromatin three-dimensional conformation to regulate learning and memory related genes during brain aging process, which may be one of the key molecular bases for the impairment of learning and memory during brain aging. The project will use technologies such as RNA-Seq and 3D-DSL to detect the changes of lncRNAs’ expression and chromatin conformation, as well as the three-dimensional gene regulation networks formed based on the interactions between lncRNAs and chromatin conformation in learning and memory-dependent hippocampus from young and old mice. From which we will identify how they regulate learning and memory related genes, discover the causal relationship between this gene regulation and learning and memory impairment in mice brain aging process, and explore the functional mechanisms. This study is important to reveal the molecular mechanisms of brain aging, and may lead to new ideas for slowing down the aging process and for the prevention of brain aging related diseases.
学习记忆功能减退是脑衰老早期指标之一,但机制不明。我们前期发现,在与学习记忆密切相关的脑海马区特异表达的lncRNA和mRNA几乎都在自然衰老的老年小鼠中显著上调。这些海马特异的mRNA与学习记忆及衰老密切相关,并与海马特异的lncRNA存在共表达关系。结合lncRNA与染色质构象对基因调控的协同作用,我们假设:lncRNA在脑衰老过程中参与形成年龄特异的染色质三维构象来共同调控学习记忆相关基因,这可能是脑衰老过程中学习记忆功能减退的重要分子基础之一。本项目将结合RNA-Seq和3D-DSL等技术检测海马区神经组织在小鼠青年和老年时lncRNA表达及染色质构象的变化、以及两者间形成的三维基因调控网络对脑衰老过程中学习记忆相关基因的表达调控,及其与小鼠学习记忆功能减退之间的因果关系,并探究其作用机制。本研究对揭示脑衰老分子机制有重要意义,并可能为延缓脑衰老以及防治脑衰老相关疾病提供新思路。

结项摘要

本项目通过对青年和自然衰老小鼠全脑的RNA 进行 RNA-Seq 测序和 lncRNA Microarray 芯片检测,鉴定出了全脑及海马、小脑、嗅球等脑区中差异表达的lncRNAs,构建了衰老过程中与学习密切相关的lncRNA表达谱。在此基础上对若干显著差异表达的lncRNAs构建敲除小鼠模型,开展一系列的分子机制研究。重要研究成果有以下几个方面:(1) lncRNA Synage调控小鼠的突触与运动功能。在小鼠体内敲除lncRNA Synage后,发现严重影响小鼠衰老关键蛋白、小鼠的神经元发育、突触的形成与突触功能的发挥。在发育与衰老过程中会明显导致小鼠运动及学习与记忆功能严重退化。(2) Malat1在年老小鼠脑尤其是嗅球区域表达量显著上调。Malat1在基因组上的一个结合位点是Cdkn2a基因,而此基因在衰老中起重要的作用。此外,我们还利用构建了Malat1的敲除鼠(敲除的片段是从未有报道的Malat1基因3’端的绝大部分,5.7kb)。结果显示Malat1敲除鼠加速机体老化并提高死亡率,其具体作用机制正在进一步研究中。(3) lncRNA AK039238在年轻和老年小鼠的不同脑区存在差异表达。它定位在多种脑细胞的细胞核内,且结合于染色体上。对其进行敲降后,我们发现KCNAB1 和LMNB1等基因的表达量显著下降。其中LMNB1编码的核纤层蛋白与细胞核的结构密切相关。LncRNA AK039238在基因组上结合在KCNAB1基因上,提示其可能对KCNAB1基因起直接的调控作用。LncRNA AK039238与nucleolin存在共定位并且可能存在相互结合。具体功能及分子机制正在研究中。本研究对揭示脑衰老过程中lncRNA对学习记忆相关基因的调控功能和分子机制有重要意义,并可能为延缓脑衰老以及防治脑衰老相关疾病提供新思路。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanisms of three-dimensional transcriptional regulation in cell senescence
细胞衰老的三维转录调控机制
  • DOI:
    10.1360/n052016-00355
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    SCIENTIA SINICA Vitae
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao J.;Cheng Q.;Luo Z.;Peng Q.;Wu Y.;Song X.
  • 通讯作者:
    Song X.
Shining the Light on Senescence Associated LncRNAs.
揭示衰老相关 LncRNA。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Aging & Disease
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ghanam A.R.;Xu Q.;Ke Sh.;Azhar M.;Cheng Q.;Song X.
  • 通讯作者:
    Song X.
LncRNAs: The Ideal Composer of the Melody for Life
LncRNA:生命旋律的理想作曲家
  • DOI:
    10.11648/j.bs.20160202.11
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Biomedical Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingyu Cheng;Shengwei Ke;A. R. Ghanam;Xiaoyuan Song
  • 通讯作者:
    Xiaoyuan Song
长链非编码RNA与脑衰老的研究进展
  • DOI:
    10.13376/j.cbls/2016078
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王斐;宋晓元
  • 通讯作者:
    宋晓元

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基于单细胞染色质多组学技术研究三维基因组空间构象在精子发生障碍中的作用和分子机制
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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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