基于肿瘤特异性突变模型分析癌症基因组片段的选择压强度

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771408
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0607.基因组学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Human cancer results from dynamic evolutionary processes of somatic cells driven by genetic mutations or the change of epigenetic modifications. The high genetic heterogeneity of cancer cells introduces significant challenges in cancer research and therapy. Genomic regions may perform different functions and exhibit different effects on fitness in cancer and normal cell populations. The driver genes or regulatory elements of cancer are usually under positive selection, while the cancer specific negatively selected genes or regulatory elements could be considered as cancer essential genes. Both of them are capable to be potential drug targets. However, most of the current methods were developed to detect the positively selected driver genes, and a method that can precisely estimate the selective pressure intensity of a specific region in cancer genome is still highly needed. Our group have developed a specific mutation profile based new method to estimate selection pressure of protein-coding genes. Our previous work have found that the enrichment extent of the mutations changing the RNA secondary structure could be used to estimate the selection pressure of particular noncoding RNA region. This project will develop a new cancer evolutionary genomics analysis method, which is based on single-nucleotide and short Indel mutation models, to measure the selective pressure intensity on coding and non-coding genomic regions in cancer and normal cell populations, and then experimentally verify some of the results. This study will benefit our understanding of the origin and progression of cancer and its underlying molecular mechanisms, and might also generate new effective drug targets, improving personalized medicine of cancer.
癌症是遗传或表观遗传变异驱动的体细胞动态演化的结果,它的高度异质性给研究和治疗带来了巨大的挑战。基因组区段可能在肿瘤和正常个体中行使不同的功能,从而受到不同的进化选择压。癌症驱动基因通常受到正选择作用,而癌症特异性负选择基因是潜在的癌症必需基因,两者都可能作为有效的抗癌药物靶点。然而,现有大部分方法都用于筛选受正选择的编码蛋白基因,用于筛选包括受负选择的非编码基因组区段的方法还很缺乏。本课题组前期开发了一种基于特异性单核苷酸突变谱计算编码基因选择压强度的方法,并发现改变RNA二级结构的突变的富集程度可用于估算非编码RNA区段的选择压。本项目将进一步开发一套基于单核苷酸和短的Indel突变模型的基因组进化分析新方法来估算癌症和正常人群中编码蛋白基因及非编码区段的选择压,并进行细胞实验验证。该研究能有助于进一步了解肿瘤发生发展过程及其内在机制,并可能提供新的有效药物靶点,促进癌症的个性化治疗。

结项摘要

遗传物质的突变是由各种内因和外因共同驱动的,不同的因素可能会产生不同突变频谱,对突变频谱的了解,有助于分子进化的研究。在生殖细胞基因组突变方面探究了不同生殖发育过程中动态变化的甲基化水平与胚系突变率之间的相关性,发现生殖细胞系基因组中CpG位点的胞嘧啶突变率主要受甲基化水平影响.在体细胞突变方面,我们探究了各种突变频谱的可能因素,发现饮酒造成的特定突变频谱,以及个体遗传背景对该突变频谱的影响。基于肿瘤基因组的特殊突变频谱,我们开发了非编码区选择压计算的工具SNIPER,用于预测通过影响RNA二级结构影响肿瘤发生发展的基因组原件。本课题还对一类特殊的非编码区突变,即影响多聚腺苷酸化位点信号(PAS)的突变。开发相应的PAS预测计算流程,并对预测的结果进行分子生物学实验验证。本该研究能有助于进一步了解肿瘤发生发展过程及其内在机制,并可能提供新的有效药物靶点,促进癌症的个性化治疗。

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)
Integrative Analysis of Somatic Mutations in Non-coding Regions Altering RNA Secondary Structures in Cancer Genomes
非编码区体细胞突变改变癌症基因组 RNA 二级结构的综合分析
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-44489-5
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    He Funan;Wei Ran;Zhou Zhan;Huang Leihuan;Wang Yinan;Tang Jie;Zou Yangyun;Shi Leming;Gu Xun;Davis Melissa J.;Su Zhixi
  • 通讯作者:
    Su Zhixi
Olfactomedin domain-containing proteins: evolution, functional divergence, expression patterns and damaging SNPs
含 Olfactomedin 结构域的蛋白质:进化、功能差异、表达模式和破坏性 SNP
  • DOI:
    10.1007/s00438-019-01549-9
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Molecular Genetics and Genomics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Li Qin;Liu Ake;Gu Xun;Su Zhixi
  • 通讯作者:
    Su Zhixi
Comprehensive analysis reveals distinct mutational signature and its mechanistic insights of alcohol consumption in human cancers
综合分析揭示了人类癌症中饮酒的独特突变特征及其机制见解
  • DOI:
    10.1093/bib/bbaa066
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Ran Wei;Pengcheng Li;Funan He;Gang Wei;Zhan Zhou;Zhixi Su;Ting Ni
  • 通讯作者:
    Ting Ni
The Impact of DNA Methylation Dynamics on the Mutation Rate During Human Germline Development
DNA 甲基化动态对人类种系发育过程中突变率的影响
  • DOI:
    10.1534/g3.120.401511
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    G3
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yijia Zhou;Funan He;Weilin Pu;Xun Gu;Jiucun Wang;Zhixi Su
  • 通讯作者:
    Zhixi Su
Systematic evaluation of the effect of polyadenylation signal variants on the expression of disease-associated genes
系统评估多腺苷酸化信号变异对疾病相关基因表达的影响
  • DOI:
    10.1101/gr.270256.120
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Genome Research
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Chen M;Wei R;Wei G;Xu M;Su Z;Zhao C;Ni T
  • 通讯作者:
    Ni T

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其他文献

Effect of site-specific heterogeneous evolution on phylogenetic reconstruction : a simple evaluation
位点异质进化对系统发育重建的影响:一个简单的评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Gene
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    苏志熙;程起群;钟扬
  • 通讯作者:
    钟扬

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脊椎动物进化早期基因组DNA甲基化模式进化及其功能研究
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    面上项目
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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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