建立调控区互作图谱的捕获方法以研究早期胚胎中功能性增强子的选择模式

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900430
  • 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:
    C0601.遗传物质结构与功能
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The promoter-specific activation by enhancers is the key for precise expression of genes. However, the number of enhancers on vertebrate genome is far greater than that of genes, indicates that different enhancers may regulate the same target gene dependent on developmental stage or cell type. Independent of epigenetic features or open chromatin states, the formation of chromatin loops alone can provide more reliable evidence to define the authentic enhancers playing significant regulatory functions and their target promoters. The methods currently used to reveal the three-dimensional structure of chromatin usually require a large amount of starting material and are not applicable for studying the chromatin architecture in early embryos. In my previous studies, I used high resolution interactome to identify the conservation of the formation mechanism of topologically associating domains (TADs) among different species, and have accumulated abundant experience in technical improvement. In this project, we aim to identify the genuine functional enhancers in samples with low cell numbers by establishing a new method in which the interactions among chromatin regulatory regions are enriched. Further, we will reveal the selection pattern of enhancers and its impact on gene expression in early stage embryos of zebrafish using this new method. In addition, we will investigate the major factors affecting the selection of enhancers during early embryonic development by utilizing transcription factor data combined with epigenomics datasets.
增强子元件对启动子的特异性激活是基因精确表达的基础,而基因组上增强子的数目远多于基因数目,暗示着增强子的选择具有发育阶段或细胞类型的特异性。不同于染色质的表观特征或开放状态,与启动子所形成的染色质环结构可以更准确地定义真正发挥调控功能的增强子元件及其目的基因。目前用于揭示染色质三维结构的方法通常需要较多的起始样本,难以应用于早期胚胎研究。前期工作中,申请人利用高分辨互作图谱揭示了不同物种间基本结构单元形成机制的保守性,并积累了大量技术改进的经验。因此,本项目拟建立一种通过富集染色质调控区的相互作用,进而实现在少量细胞中鉴定功能性增强子元件的方法。利用该方法,申请人将以斑马鱼为模型,获取胚胎发育不同时间点的功能性增强子元件图谱,以明确早期发育进程中增强子元件的选择模式及其与基因表达的关系。此外,本项目将结合转录因子及表观遗传修饰等数据,进一步探索影响早期胚胎中增强子元件选择的主要因素。

结项摘要

基因组上鉴定出的增强子的数目远多于基因数目,暗示着增强子的选择具有发育阶段或细胞类型的特异性,即细胞局部环境对基因表达调控有重要的影响。相比于染色质的表观遗传学特征或开放状态,通过与启动子所形成的染色质环结构可以更准确地定义真正发挥调控功能的增强子元件并明确增强子的靶基因。目前用于揭示染色质三维结构的方法通常需要较多的起始样本,难以应用于早期胚胎研究。因此,本项目利用可识别染色质开放区的NicK Enzyme (NicE) 对基因组上的调控区进行非生物素的标记后再进行相应的构象捕获操作,该方法被命名为NicE Hi-C。由于本项目采用的标记方法可同时标识并断裂基因组,减少了相应操作步骤的损失,有效地降低了样本起始量,使得该方法适用于斑马鱼早期胚胎中增强子选择模式的研究。此外,申请人的工作阐述了细胞外微环境显著影响基因组功能相关的三维结构,揭示了目前常用的体外培养的细胞并不能反映组织内真实的结构信息,为疾病相关的工作在细胞培养环境的选择上提供了重要参考,相关成果发表了研究论文2篇。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Epithelial Cells in 2D and 3D Cultures Exhibit Large Differences in Higher-order Genomic Interactions.
2D 和 3D 培养物中的上皮细胞在高阶基因组相互作用中表现出巨大差异
  • DOI:
    10.1016/j.gpb.2020.06.017
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Genomics, proteomics & bioinformatics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu X;Sun Q;Wang Q;Hu C;Chen X;Li H;Czajkowsky DM;Shao Z
  • 通讯作者:
    Shao Z
Massive reorganization of the genome during primary monocyte differentiation into macrophage
原代单核细胞分化为巨噬细胞期间基因组的大规模重组
  • DOI:
    10.1093/abbs/gmaa026
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    ACTA BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA SINICA
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang, Zhipeng;Wang, Qi;Shao, Zhifeng
  • 通讯作者:
    Shao, Zhifeng

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其他文献

rDNA在细胞发育中的转录及调控
  • DOI:
    10.16098/j.issn.0529-1356.2018.05.023
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李佳;王琪;宮甜甜;张玥;单智焱;雷蕾
  • 通讯作者:
    雷蕾
人力资本社会网络与企业创新——基于在线简历数据的实证研究
  • DOI:
    10.19744/j.cnki.11-1235/f.2017.07.008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    管理世界
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘善仕;孙博;葛淳棉;王琪
  • 通讯作者:
    王琪
低分子量PVA对PVA共混体系熔融结晶行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    塑料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐德根;陈宁;王琪
  • 通讯作者:
    王琪
微流控芯片技术在肺癌研究中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华结核和呼吸杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李恩成;刘芬;王琪
  • 通讯作者:
    王琪
流形正则化框架下的极限学习机预测锂电池SOC方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    实验室研究与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谈发明;李秋烨;赵俊杰;王琪
  • 通讯作者:
    王琪

其他文献

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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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