三种四膜虫全基因组N6-甲基腺嘌呤的鉴定及其功能进化

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基本信息

  • 批准号：
    31672281
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    64.0万
  • 负责人：
    熊杰
  • 依托单位：
    中国科学院水生生物研究所
  • 学科分类：
    C0405.动物资源与保护
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

DNA methylation have important roles in gene expression regulation, DNA replication, etc. Currently, genome-wide DNA methylation studies mainly focused on 5-Methylcytosine (m5C) in higher eukaryotes, and few have been performed for other types of DNA methylations in lower eukaryotes. N6-methyladenosine (m6A) is a DNA methylation which have been reported as the main type of DNA methylation in many prokaryotes and single-celled eukaryotes (including protozoan), but not the main DNA methylation in many higher eukaryotes. In view of lacking of knowledge of genome-wide m6A distribution, function and its evolution, this project proposes to identify the genome-wide m6A distribution at single nucleotide resolution in three ciliated Tetrahymenas, and investigate the function of m6A based on the analysis of motif, periodic distribution and correlation with the nucleosome, histone modification, transcription initiation, splicing and DNA replication initiation, then further explore the function evolution of m6A by comparing the function changes in three Tetrahymenas at different stages. This project will fill the gap of absent the genome-wide m6A study in ciliates and greatly improve our understanding of the functional evolution of m6A in eukaryotes.
DNA甲基化在转录调控、DNA复制等多个方面具有重要作用。目前，基于全基因组水平的DNA甲基化研究主要集中在高等真核生物中，低等真核生物中很少，关注5-甲基胞嘧啶(m5C)的多，着眼其它甲基化修饰的少，其中，N6-甲基腺嘌呤（m6A）修饰是高等真核生物中次要的甲基化修饰，却是很多原核及单细胞真核生物（含原生动物）中主要的DNA甲基化修饰类型。针对目前尚缺乏对纤毛类原生动物全基因组水平m6A分布、功能和进化的了解，本项目在纤毛虫中以四膜虫属三个种为研究对象，在鉴定并绘制单碱基分辨率全基因m6A图谱的基础上，对m6A具有的基序、分布周期性及其与核小体、组蛋白修饰、转录起始、剪接及DNA复制起点的关系进行分析，考察m6A的功能。通过对不同时期及不同四膜虫中m6A的功能进行比较，探讨m6A的功能进化。项目的实施，将填补纤毛虫中m6A甲基化组研究的空白，对理解真核生物m6A的功能进化具有重要意义。

结项摘要

针对目前尚缺乏对纤毛类原生动物全基因组水平m6A分布、功能和进化的了解，本项目在纤毛虫中以三种四膜虫为研究对象，鉴定并绘制了其单碱基分辨率全基因m6A图谱。发现四膜虫m6A具有典型的AT基序，分布200bp和3bp的周期性。显著富集与基因的5’ 端和起始密码子处。大核m6A倾向于分布小核染色体中染色体臂区域，在着丝粒区域相对少。对种内m6A的分布进行比较分析发现，A和T通常被同时甲基化，且甲基化水平相当。对近期复制基因中m6A的分析表明，二者具有非常类似的甲基化图谱，说明甲基化模式可以随基因复制得以继承。种间的m6A比较分析发现，直系同源基因间具有近似的m6A分布，但在单核苷酸水平不保守。在此基础上，项目开展了纤毛虫m6A甲基转移酶基因的进化分析，筛选了四膜虫m6A的关键DNA甲基化酶。项目的开展，填补纤毛虫中m6A甲基化组研究的空白，对理解真核生物m6A的功能进化具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Pseudocohnilembus persalinus genome database - the first genome database of facultative scuticociliatosis pathogens.
Pseudocohnilembus persalinus 基因组数据库 - 第一个兼性盾纤毛病病原体基因组数据库
  • DOI：
    10.1186/s12864-018-5046-6
  • 发表时间：
    2018-09-14
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Wei W;Chen K;Miao W;Yang W;Xiong J
  • 通讯作者：
    Xiong J
Tetrahymena Comparative Genomics Database (TCGD): a community resource for Tetrahymena
四膜虫比较基因组数据库 (TCGD)：四膜虫社区资源
  • DOI：
    10.1093/database/baz029
  • 发表时间：
    2019-02-27
  • 期刊：
    DATABASE-THE JOURNAL OF BIOLOGICAL DATABASES AND CURATION
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Yang, Wentao;Jiang, Chuanqi;Xiong, Jie
  • 通讯作者：
    Xiong, Jie
Proteomic identification and expression of oral apparatus constituents in cell regeneration of giant ciliate Stentor coeruleus (strain WHEL)
巨型纤毛虫Stentor coeruleus（WHEL品系）细胞再生中口腔器成分的蛋白质组学鉴定和表达
  • DOI：
    10.1016/j.gene.2020.144624
  • 发表时间：
    2020-06-15
  • 期刊：
    GENE
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Wei, Wei;Jiang, Chuanqi;Xiong, Jie
  • 通讯作者：
    Xiong, Jie
Bacteria-Derived Hemolysis-Related Genes Widely Exist in Scuticociliates.
细菌源性溶血相关基因广泛存在于盾纤毛虫中。
  • DOI：
    10.3390/microorganisms8111838
  • 发表时间：
    2020-11-22
  • 期刊：
    Microorganisms
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Zhang J;Chen K;Jiang C;Yang W;Gu S;Wang G;Lu Y;Miao W;Xiong J
  • 通讯作者：
    Xiong J
Hidden genomic evolution in a morphospecies-The landscape of rapidly evolving genes in Tetrahymena
形态种中隐藏的基因组进化——四膜虫快速进化基因的景观
  • DOI：
    10.1371/journal.pbio.3000294
  • 发表时间：
    2019-06-01
  • 期刊：
    PLOS BIOLOGY
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Xiong, Jie;Yang, Wentao;Miao, Wei
  • 通讯作者：
    Miao, Wei

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  • 作者：
    唐菊;萧庆亮;熊杰
  • 通讯作者：
    熊杰

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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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