产肠毒素大肠杆菌F4ac型仔猪腹泻候选致因基因的功能验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31572361
  • 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:
    C1702.家畜种质资源与遗传育种学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) is one of the most important pathogenic bacteria causing diarrhea in neonatal piglets. In pig production, type F4ac of ETEC is the most prevalent pathogen. The pathogenicity of F4ac ETEC is mainly determined by the binding of F4ac to its receptor on intestinal epithelial cells of piglets. The non-adhesive piglets possess the resistibility to F4ac ETEC, however, the casual gene and casual mutation that resist swine diarrhea induced by ETEC F4ac are still not verified. This project first integrates the techniques and methods of protomics, functional genomics, bioinformatics, cytobiology and population genetics to select the F4ac receptors and new candidate casual genes for ETEC F4ac diarrhea by comparing the genome-wide differences of proteins expression between adhesive and non-adhesive Yorkshire piglets from one poplation at the samiliar ages; Then, based on our previous results of genome-wide association study and genome-wide microarray analysis to select the candidate genes of F4ac ETEC type dirrhea for functional verification. To validate the function of the selected candidate casual genes and mutations for F4ac ETEC diarrhea, gene Knock-out, overexpression and causal mutation Knock-in techniques will be performed with cell models of IPEC cell lines. Finally, genotyping the verified casual muations in a Yorkshire population, then, mating the sow and boar with heterozygous genotypes of the casual mutations and validating the function of the casual mutations in their offsprings. The results of the project will deeply reveal the molecular mechanism of piglet resistance to F4ac ETEC diarrhea, and promote the application of anti-disease breeding for diarrhea caused by F4ac ETEC in pig farming worldwide.
产肠毒素大肠杆菌(ETEC)是仔猪腹泻的主要致病菌,其中F4ac型ETEC流行性最强。其致病的关键步骤是菌毛黏附素F4ac与仔猪小肠粘膜组织刷状缘上的受体发生黏附,不黏附的仔猪则具有抗F4ac型ETEC特性。迄今关于ETEC F4ac型仔猪腹泻的致因基因及致因突变尚未确定。本项目首先综合运用蛋白质组学、分子遗传学、细胞生物学及群体遗传学等技术手段,以F4ac黏附及非黏附的同群同龄大白仔猪为试验对象,比较其小肠粘膜组织的蛋白质组表达差异,从功能基因组角度筛选F4ac型仔猪腹泻候选致因基因,结合前期全基因组关联分析获得的仔猪腹泻候选基因;以IPEC为细胞模型,利用基因敲除、过表达及致因突变定点敲入技术验证所选基因的功能,确证仔猪腹泻致因基因;在群体水平,以致因突变杂合基因型公母个体交配,验证致因突变功能,深入探讨ETEC F4ac仔猪腹泻的分子机制,为仔猪腹泻的分子抗病育种提供参考依据。

结项摘要

产肠毒素大肠杆菌(ETEC)是仔猪腹泻的主要致病菌,其中F4ac型ETEC流行性最强。迄今关于ETEC F4ac型仔猪腹泻的致因基因及突变尚未确定。本项目综合运用蛋白质组学、分子遗传学、细胞生物学及群体遗传学等技术手段,以F4ac黏附及非黏附的同群同龄大白仔猪为试验对象,通过比较其小肠粘膜组织的蛋白质组表达差异,从功能基因组角度筛选F4ac型仔猪腹泻候选致因基因;以IPEC为细胞模型,利用基因敲除、过表达及致因突变定点敲入技术验证候选基因的功能。通过ETEC F4ac抗性和易感仔猪小肠蛋白质组学分析,共发现245个差异表达蛋白,富集到唯一的整合素信号通路;建立了ETEC F4ac感染仔猪小肠上皮细胞的体外模型,确定体外攻菌的最佳攻菌浓度MOI为200:1,最佳攻菌时间为4h;利用CRISPR/Cas9技术对ITGB5基因进行敲除后并进行体外攻菌试验,发现ITGB5基因的缺失显著降低黏附到IPEC-J2细胞上的ETEC数目,而过表达会导致细菌黏附数的增加。本项目结果有助于我们深入探讨ETEC F4ac仔猪腹泻的分子机制,为仔猪腹泻的分子抗病育种提供参考依据。

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)
Transcriptomic Study of Porcine Small Intestine Epithelial Cells Reveals Important Genes and Pathways Associated With Susceptibility to Escherichia coli F4ac Diarrhea
猪小肠上皮细胞的转录组学研究揭示了与大肠杆菌 F4ac 腹泻易感性相关的重要基因和途径
  • DOI:
    10.3389/fgene.2020.00068
  • 发表时间:
    2020-02-27
  • 期刊:
    FRONTIERS IN GENETICS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Augustino, Serafino M. A.;Xu, Qinglei;Yu, Ying
  • 通讯作者:
    Yu, Ying
ITGB5 Plays a Key Role in Escherichia coli F4ac-Induced Diarrhea in Piglets
ITGB5 在大肠杆菌 F4ac 引起的仔猪腹泻中发挥关键作用
  • DOI:
    10.3389/fimmu.2019.02834
  • 发表时间:
    2019-12-11
  • 期刊:
    FRONTIERS IN IMMUNOLOGY
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Wang, Wenwen;Liu, Yang;Zhang, Qin
  • 通讯作者:
    Zhang, Qin
ITGB5和MUC13基因在产肠毒素大肠杆菌抗性和易感大白仔猪间的差异表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国畜牧杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐庆磊;Serafino M. A. Augustino;米思远;王雅春;黄锡霞;张勤;俞英
  • 通讯作者:
    俞英

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其他文献

从超细粒高铅锌氰化尾渣中浮选回收有价金属的试验研究
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
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    --
  • 作者:
    高为广;杨元喜;张双成;张勤
  • 通讯作者:
    张勤

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张勤的其他基金

仔猪E.Coli腹泻抗性的分子遗传机理研究
  • 批准号:
    30430500
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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相似海外基金

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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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