拟南芥转录起始区反义长非编码RNA形成R-loop的调控机制及功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91740105
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    100.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Regulation of gene expression in multiple layers is important for organisms, of which transcription initiation and orientation determination are prerequisites. However, the knowledge of how to regulate gene expressions through these two layers is still limited. R-loop is a special chromatin structure containing one strand of RNA:DNA hybrid and another displaced strand as a single-stranded DNA. Our recent genome-wide R-loop profiling results revealed that R-loop is commonly distributed in Arabidopsis genome, and we identified a peculiar type of R-loop, which is formed by antisense lncRNAs near transcription start sites (named as asTSS_R-loops). This proposal will comprehensively investigate the asTSS_R-loops distribution in the Arabidopsis genome, explore the regulatory mechanisms of their dynamic changes, as well as their roles in regulating the adjacent gene expression. In addition, we will identify new factors that are involved in asTSS_R-loops regulation. Implementation of this project will extend our knowledge about the functions of transcription start site located antisense lncRNAs and explore the new functions of R-loops in cellular processes, such as regulation of transcription initiation. This study is also important for an in-depth understanding of organism gene transcription and its regulation in various biological processes, such as development and environmental adaption.
转录水平调节的基因表达对生物体至关重要,其中基因的转录起始和方向决定是基因表达的先决条件,但相应的调节机制还知之甚少。R-loop是由RNA:DNA杂合链和单链DNA所组成的一类特殊染色质结构。我们最新结果显示R-loop在模式植物拟南芥基因组中广泛分布,并发现一类特有的R-loop,此类R-loop是由转录起始区反义lncRNAs所形成(简称asTSS_R-loops)。本申请将深入并系统的研究asTSS_R-loops在基因组上的分布特征,动态变化调控机制,及它们在影响其临近基因转录的功能和调节机制。此外我们还将挖掘参与调控asTSS_R-loops的新因子。本项目实施将扩展我们认识植物中一类转录起始区反义lncRNAs的新功能,探究R-loop在调节基因转录起始等过程中的新功能,对深入理解生物体基因转录及其所调节的生长发育及环境适应性等各种生物学过程有重要意义。

结项摘要

在本研究中,我们开发了ssDRIP-seq技术,绘制了拟南芥全基因组R-loop分布图谱。通过分析ssDRIP-seq数据,我们发现R-loop是一种在拟南芥基因组中广泛存在的染色质结构。我们进一步绘制了拟南芥在不同发育时期以及各种胁迫响应下的R-loop图谱,并揭示了拟南芥R-loop特有的动态变化特征。R-loop存在模式比较稳定,并且在拟南芥世代之间会产生重排恢复。通过对不同的生理发育时期的asTSS-R-loop (转录起始区域的反义RNA形成的R-loop)研究表明,萌发幼苗和花的asTSS-R-loop与14天苗的叶子asTSS-R-loop差异显著。相反,35天植株的老叶和新叶asTSS-R-loop差异不显著。通过进一步对asTSS-R-loop进行聚类分析,以及和RNA表达水平以及染色体状态等的关联分析,发现asTSS-R-loop具有其自身的特征,其变化并未和RNA的积累量有显著的相关性。进一步的分析揭示了R-loop有可能作为一种顺式作用的基因表达调控元件。

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)
ALBA protein complex reads genic R-loops to maintain genome stability in Arabidopsis
ALBA 蛋白复合物读取基因 R 环以维持拟南芥基因组稳定性
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aav9040
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Science Advances
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Yuan Wei;Zhou Jincong;Tong Jinjin;Zhuo Wanqing;Wang Lishuan;Li Yan;Sun Qianwen;Qian Weiqiang
  • 通讯作者:
    Qian Weiqiang
Intronic heterochromatin prevents cryptic transcription initiation in Arabidopsis
内含子异染色质阻止拟南芥中神秘的转录起始
  • DOI:
    10.1111/tpj
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Jincong Zhou;Liangyu Liu;Qin Li;Wei Xu;Kuan Li;Zhiwei Wang;Qianwen Sun
  • 通讯作者:
    Qianwen Sun
The R-loop Atlas of Arabidopsis Development and Responses to Environmental Stimuli
拟南芥发育和对环境刺激的反应的 R 环图谱
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Cell
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Wei Xu;Kuan Li;Shuai Li;Quancan Hou;Yushun Zhang;Kunpeng Liu;Qianwen Sun
  • 通讯作者:
    Qianwen Sun
R-loops coordinate with SOX2 in regulating reprogramming to pluripotency
R 环与 SOX2 协调调节重编程为多能性
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aba0777
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    SCIENCE ADVANCES
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Li, Yaoyi;Song, Yawei;Yao, Hongjie
  • 通讯作者:
    Yao, Hongjie
RHON1 Co-transcriptionally Resolves R-Loops for Arabidopsis Chloroplast Genome Maintenance
RHON1 共转录解决拟南芥叶绿体基因组维护的 R 环
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2019.12.007
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Cell Reports
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Zhuo Yang;Mengmeng Li;Qianwen Sun
  • 通讯作者:
    Qianwen Sun

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其他文献

三链染色质结构R-loop的研究进展:从检测方法到生物学功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国科学:生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周劲聪;王文杰;孙前文
  • 通讯作者:
    孙前文

其他文献

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孙前文的其他基金

R-loops调控拟南芥叶绿体基因组稳定性的新机制
  • 批准号:
    32170321
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
植物春化起始的分子机制及新作用因子挖掘
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2015
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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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