水稻高频转座子nDaiZ的转座沉默与再激活机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31000569
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    18.0万
  • 负责人：
    黄健
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    C0601.遗传物质结构与功能
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

转座子是基因组的重要组成部分，明确转座子的转座沉默及再激活机理对研究基因组进化及功能基因组研究具有重要意义。nDaiZ/DaiZ转座系统是我们在水稻中鉴定得到的组培诱导的高频转座子，仅存在于水稻AA组染色体组中，在转座子家族中属于最年轻的一类，转座频率高达25％，有趣的是，在粳稻所有16个拷贝中，仅有一个拷贝在组培过程中被高效激活，籼稻所有11个拷贝在同等条件下均无活性。前期的研究结果表明这一沉默再激活过程与基因组DNA的去甲基化相关。目前对DNA转座子沉默及再激活的表观调控机制尚不明确。本项目在前期研究成果的基础上，利用单拷贝转座这一特殊性质，采用DNA甲基化、小分子RNA分析和Chip染色质免疫共沉淀分析，结合对关键基因的RNAi转基因研究，明确nDaiZ-DziZ系统的转座机理，并利用基因工程手段改造转座子，以期获得一个优良的插入突变诱导系统，为遗传学研究提供丰富的遗传资源。

结项摘要

转座子是基因组的重要组成部分，是基因组进化的主要推动因素之一。近几年的研究表明转座子的活动对基因表达调控具有相当重要的作用。因此，明确转座子的转座沉默及再激活机理对研究基因组进化及功能基因组研究意义重大。目前对DNA转座子沉默及再激活的表观调控机制尚不明确。nDaiZ/DaiZ转座系统是我们在水稻中鉴定得到的组培诱导的高频转座子，有趣的是，在粳稻所有16个拷贝中，仅有一个拷贝nDaiZ5-4(原nDaiZ9)在组培过程中被高效激活，这是目前报导的所有DNA转座子中唯一一个具有此特性的转座子。前期的研究结果表明这一沉默再激活过程与基因组DNA的去甲基化相关。本项目中，我们成功克隆了四个转座酶基因并体外表达获得了活性转座酶，in vitro实验表明nDaiZ转座子两个末端14bp的回文序列结构对转座子的活性起决定作用，仅单个碱基的突变就会完全抑制转座子的跳动。且4个转座酶中仅位于1号染色体的DaiZ1和7号染色体的DaiZ7具有较高的活性，DaiZ7活性最高。通过对正常植株（无转座活性）及愈伤组织（有活性）中转座子及旁侧位点的DNA甲基化水平分析，表明nDaiZ5-4特异位点的胞嘧啶去甲基化对其转座激活起到了决定作用，进一步研究表明，正常植株中nDaiZ5-4之所以转座沉默是因为在该特异位点存在一个天然siRNA,导致其始终处于甲基化状态。水稻中siRNA主要经DCL4剪切形成，在dcl4RNAi植株中，特异位点的甲基化消失，与愈伤中该位点的情况一致。对活性转座子位点侧翼组蛋白修饰分析结果表明，在愈伤组织中，活性转座子nDaiZ5-4的组蛋白修饰几乎消失，而其它沉默转座子位点的组蛋白修饰水平均比正常植株显著提高，综上，我们的研究结果表明DNA转座子nDaiZ5-4的单拷贝转座是由DNA去甲基化和组蛋白去修饰共同作用的结果，而这种特异位点的甲基化是由一个内源siRNA所介导的，从而阐明了转座子的转座沉默与再激活机理。同时我们成功改造了这一转座子并已获得了转基因后代，我们还获得了转座酶基因DaiZ7过表达转基因植株，杂交后期望能得到大量的转座子插入突变体用于功能基因分析研究。

项目成果

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专著数量（0）
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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]
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          K --> L[研究结束]
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