中心体蛋白CPAP在小鼠胚胎新皮层发育过程中的调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371100
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0902.发育与衰老神经生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

CPAP (centrosomal P4.1-associated protein) associated with the ?-tubulin complex, was identified as centrosomal protein. The human full length CPAP protein of 1338 amino acid contains a 112-amino acid long microtubule-destabilizing motif PN2-3 and two C-terminal 14-3-3 binding sites. CPAP/CENPJ is localized at the centrosome during mitosis and it is concentrated at the mitotic spindle poles during pro-metaphase and metaphase. Mutations in CPAP gene lead to the autosomal recessive primary microcephaly (MCPH). MCPH is a rare genetic disease defined by a decrease in occipito-frontal head circumference at birth of greater than 3 standard deviations. Patients often have a broad spectrum of neurological problems, including mental retardation, focal or generalized seizures, hyperactivity and attention deficit disorder. The decrease in brain volume without major architectural abnormalities most likely stems from a primary defect in neurogenesis. Recently, it has been demonstrated that CPAP is a key regulator that controls centriole length, and cilia formation. The centrosome is critical for normal cell cycle regulation, cell division and migration, but why mutations in CPAP genes, encoding the centrosome proteins, generate such particular defects in human brains is still unclear. Due to the lack of mouse models has precluded investigation of the direct role CPAP gene plays in brain development. Thus, we hypothesize that CPAP gene has pivotal functions in neurogenesis, neuronal migration, and neuronal maturation that, when disrupted, leads to the structural and functional defects mentioned above. We will test this hypothesis using loss of function studies via gene knockdown by RNA interference (RNAi) of CPAP or generating conditional knockout mouse. Understanding the molecular pathogenesis leading to CPAP will grow our knowledge of brain development in both normal and pathological states, and begin to shed light on molecular pathways that may ultimately be effective therapeutic targets for MCPH and similar neurodevelopmental disorders.
CPAP/CENPJ基因编码中心体相关蛋白,参与调控中心体的复制和延长。该基因突变导致先天性头小畸型症。目前已知的导致先天性头小畸形症的七个基因中,所有基因均编码中心体相关蛋白。中心体是动物细胞中非常重要的细胞器之一,主要作为微管组织中心,调控细胞分裂和迁移。近几年,关于CPAP蛋白作用于中心体的细胞生物学机制有不断的进展,但由于缺乏基因敲除模式动物模型,关于CPAP基因突变导致先天性头小畸形症的分子致病机制仍不清楚。本研究将通过制备条件性CPAP/CENPJ基因敲除小鼠,并结合孕鼠电场转基因shRNAi技术和高分辨时序荧光成像追踪等方法,系统的研究CPAP基因缺陷导致大脑皮层发育畸形的致病机理。 此外,通过研究此单基因突变显著影响大脑皮层的大小与形态机制,将为深入理解大脑皮层的生物演化提供重要分子机制参考。

结项摘要

头小畸形是一类神经系统发育型疾病,头小畸形患者的头部尺寸仅为正常同龄人的三分之一,伴有智力发育障碍、情绪失控等症状,严重影响患者的正常生活。导致头小畸形的突变大都是编码中心体蛋白的基因。本项目关注一种导致头小畸形的中心体基因CPAP,又名CENPJ,它不仅可以调控中心粒的生长,也可以控制细胞骨架结构。为了探讨人类CENPJ突变引起脑发育缺陷的病理机制,我们首先利用Cre-Loxp的技术在小鼠的大脑皮层中特异性敲除Cenpj基因,获得了具有的头小、大脑皮层变薄、神经元数量减少的表型的小鼠模型,这与头小畸形病人的表型非常类似。我们研究发现Cenpj条件敲除小鼠的神经干细胞数量显著减少,增殖分裂能力明显降低,并伴随有大量的细胞凋亡现象,提示了其机制很可能是Cenpj的敲除使得细胞分裂受阻造成神经干细胞不能持续保持增殖活性,从而导致神经元群体的数量减少,皮层变薄,大脑皮层不能正常发育。最终,我们通过对小鼠皮层的RNA-Seq分析揭示了Cenpj调控干细胞增殖的信号通路。

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)
CRISPR/Cas9-mediated genome engineering of the ferret
CRISPR/Cas9 介导的雪貂基因组工程
  • DOI:
    10.1038/cr.2015.130
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Cell Research
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Kou Zhaohui;Wu Qian;Kou Xiaochen;Yin Chonghai;Wang Hong;Zuo Zhentao;Zhuo Yan;Chen Antony;Gao Shaorong;Wang Xiaoqun
  • 通讯作者:
    Wang Xiaoqun
Recapitulating cortical development with organoid culture in vitro and modeling abnormal spindle-like (ASPM related primary) microcephaly disease
通过体外类器官培养再现皮质发育并模拟异常纺锤样(ASPM 相关原发性)小头畸形疾病
  • DOI:
    10.1007/s13238-017-0479-2
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PROTEIN & CELL
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Rui;Sun Le;Fang Ai;Li Peng;Wu Qian;Wang Xiaoqun
  • 通讯作者:
    Wang Xiaoqun
The Primate-Specific Gene TMEM14B Marks Outer Radial Glia Cells and Promotes Cortical Expansion and Folding
灵长类动物特异性基因 TMEM14B 标记外放射状胶质细胞并促进皮质扩张和折叠
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cell Stem Cell
  • 影响因子:
    23.9
  • 作者:
    Jing Liu;Wensu Liu;Lu Yang;Qian Wu;Haofeng Zhang;Ai Fang;Long Li;Xiaohui Xu;Le Sun;Jun Zhang;Fuchou Tang;Xiaoqun Wang
  • 通讯作者:
    Xiaoqun Wang
LSD1 co-repressor Rcor2 orchestrates neurogenesis in the developing mouse brain
LSD1 共阻遏物 Rcor2 协调小鼠大脑发育中的神经发生
  • DOI:
    10.1038/ncomms10481
  • 发表时间:
    2016-01-22
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang Y;Wu Q;Yang P;Wang C;Liu J;Ding W;Liu W;Bai Y;Yang Y;Wang H;Gao S;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X

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其他文献

冠状动脉侧支循环对冠状动脉慢性闭塞病变伴心力衰竭患者介入治疗后左心功能的影响
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  • 通讯作者:
    王晓群
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  • 通讯作者:
    贾英杰
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    高洁;顾刚;陆林;王晓群
  • 通讯作者:
    王晓群
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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扶正解毒祛瘀法防治化疗后骨髓抑制的探讨
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    于建春;杨佩颖;王晓群;赵林林
  • 通讯作者:
    赵林林

其他文献

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王晓群的其他基金

GABA能SST+中间神经元对大脑新皮层环路发育的调控机制研究
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利用单细胞组学技术研究人脑情感与记忆神经环路的细胞多样性和异质性
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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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