蛋白质SUMO化调节PAX6功能的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570824
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1302.晶状体与白内障
  • 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

Pax6 is a master regulator of eye development.It is expressed in the region of anterior surface ectoderm corresponding to the future adenohypophyseal,olfactory and lens placodes,optic vesicle and other parts of the future brain.Pax6 null mice do not form olfactory and lens placodes and show disrupted pituitary gland development.Pax6 mutations and other factors causing altered expression of Pax6 lead to a series of ocular diseases such as absence of iris, cataract, glaucoma,retinoblastoma,and WAGR,etc.Thus,it is extremely important to have a thorough understanding of the functional mechanisms of Pax6 and it's regulation in order to elucidate the mechanisms mediating various ocular diseases.Pax6 is localized at 11p13 of human chromosome 13,and the genomic gene with 25 kb codes for 14 exons.Pax6 protein exists in 4 diffferent isoforms:p48,p46,p43 and p32.While the functions of p46 Pax6 has been extensively studied and investigation of P48 Pax6 function has also been reported,little is known about the functional mechanisms of p32 and p43 Pax6.We have recently shown that activation of p32 Pax6 requires SUMO1-mediated sumoylation.Whether sumoylation regulates expression and functions of other Pax6 isoforms remains to be determined.. Sumoylation,a post-translational modification is a process in which the small ubiquitin-like modifers (SUMOs) are conjugated to target proteins by three ligases.Three SUMO isoforms have been identified.While SUMO2 and SUMO3 share 97% sequence homology,they have significantly difference with SUMO1 (45% sequence difference between SUMO1 and SUMO2/3).. Our recent study reveals that SUMO1 and SUMO2/3 have distinct functions in regulating lens differentiation.While SUOM1 promotes lens differentiation,SUMO2/3 inhibits this process. The underlying mechanism mediating this contrast functions of different SUMOs is derived from their differential regulation of the transcription factor SP-1 and likely other factors.Whether SUMO1 and SUMO2/3 can also differentially control the functions of Pax-6 remains to be studied.. In the present application,we propose to study the sumoylation regulation of Pax6 expression and functions.Using molecular and cellular biology technology,we want to determine:1) what are the sumoylation patterns of different isoforms of Pax6 in the normal ocular tissues and those from patients with various ocular diseases?2) does sumoylation regulate their expression levels?3)what is the function of P43 Pax6?4) does sumoylation regulate the functions of various isoforms of Pax6 in vitro and in vivo?The proposed study will determine how sumoylation controls Pax6 expression and functions.Moreover, this study will help to understand the molecular mechanisms mediating various Pax-6 related ocular diseases,and shed light to their clinic diagnosis and therapeutic treatment.
人类配对盒基因(Paired Box Gene,简称Pax6)是控制眼睛和大脑发育的关键基因。Pax6缺失导致胚胎发育异常,大脑发育残缺,眼睛和鼻子缺失。由Pax6突变或其它因素造成的表达水平改变导致一系列眼睛疾病: 虹膜缺失、白内障、青光眼及黄斑病变等。因此,对Pax6功能及其调控机制的研究在临床医学上有十分重要的意义。我们最近的研究表明P32 Pax6的激活需要经过类泛素化修饰(Sumoylation, 简称SUMO化)。SUMO化修饰是否能够调节其它Pax6异构体(P48,P46和P43 Pax6)则有待进一步研究。本项目拟用分子细胞生物学的方法来研究SUMO化对上述三种Pax6异构体的表达水平及其功能的调节机制,并探讨其与上述各种眼睛疾病之间的关系,其结果将阐明SUMO化对Pax6表达和功能的调控机理,并进一步帮助了解与Pax6相关疾病的病理机制,为它们的诊断和治疗提供新的切入点。

结项摘要

人类配对盒基因(Paired Box Gene 6,简称Pax6)是控制眼睛和大脑发育的关键基因。Pax6缺失导致胚胎发育异常,大脑发育残缺,眼睛和鼻子缺失。由Pax6突变或其它因素造成的表达水平改变导致一系列眼睛疾病: 虹膜缺失、白内障、青光眼、黄斑病变、视网膜母细胞瘤及WAGR综合症。因此,对Pax6功能及其调控机制的研究在临床医学上有十分重要的意义。 本项目在国家基金委的资助下,首次全面分析了SUMO化对Pax6表达和功能的调节作用。以小鼠模式动物、白内障病人超声乳化手术分离的晶状上皮细胞及HLE、FHL124、aTN4-1、N/N1003A、RLEC、和ARPE-19细胞系为材料,并运用多种分子细胞生物学和生物化学的方法,进行了一系列的实验研究,对SUMO化调节Pax6的表达和功能,阐明了如下重要信息。首先,在小鼠体内和各种细胞系中, SUMO1介导的SUMO化能修饰P46和P32 Pax6,增加其稳定性;其次,无论在体内还是细胞系中,用CRISPR/CAS9技术构建的Pax6K91R突变体,岀现十分显著的转录组改变,导致Pax6 K91R小鼠在角膜、晶体状和视网膜组织发生严重的病理表型,由此证明SUMO化对Pax6的正常功能有十分重要的调节作用;再次,在不同年龄白内障和视网膜母细胞瘤中,P46 Pax6的SUMO化发生显著改变,表明Pax6的 SUMO化与重要眼疾明显相关。这些结果表明Pax6 SUMO化可以作为某些眼病治疗的切入点。同时,特征性SUMO化状态可以作为白内瘴和视网膜瘤的分子标记,为其临床转化医学研究提供了论据。本课题资助发表了16篇SCI研究论文 (其中10篇论文为第一批注论文),8篇SCI综述论文(其中6篇为第一批注论文)。 此外,正在发表的研究论文4篇。本课题帮助培养了3名青年教师,4名博士生和4名硕士生。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
SUMOylation Regulation of Retina Development and Functions.
视网膜发育和功能的 SUMOylation 调节。
  • DOI:
    10.2174/1566524016666161128115453
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Current Molecular Medicine
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Zhang L;DW Li
  • 通讯作者:
    DW Li
The Sumoylation Modulated Tumor Suppressor p53 Regulates Cell Cycle Checking Genes to Mediate Lens Differentiation.
Sumoylation 调节的肿瘤抑制因子 p53 调节细胞周期检查基因以介导晶状体分化。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Current Molecular Medicine
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Tang X;Chen Z;Deng M;Wang L;Nie Q;Xiang JW;Xiao Y;Yang L;Liu Y;Li DW
  • 通讯作者:
    Li DW
HSF4 regulates lens fiber cell differentiation by activating p53 and its downstream regulators.
HSF4 通过激活 p53 及其下游调节因子来调节晶状体纤维细胞的分化。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cell Death and Disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Meng Gao;Yuen Huang;Ling Wang;Mi Huang;Fei Liu;Shengjie Liao;Shanshan Yu;Zhaojing Lu;Shanshan Han;Xuebin Hu;Zhen Qu;Xiliang Liu;Tinsae Assefa Yimer;Lifang Yang;Zhaohui Tang;David Wan-cheng Li;Mugen Liu
  • 通讯作者:
    Mugen Liu
Analysis of Non-Sumoylated and Sumoylated Isoforms of Pax-6, the Master Regulator for Eye and Brain Development in Ocular Cell Lines.
Pax-6(眼细胞系中眼睛和大脑发育的主调节因子)的非苏酰化和苏酰化亚型分析。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Current Molecular Medicine
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Liu F;Wang L;Fu JL;Xiao Y;Gong X;Liu Y;Nie Q;Xiang JW;Yang L;Chen Z;Liu Y;Li DW
  • 通讯作者:
    Li DW
Localization Analysis of Seven De-sumoylation Enzymes (SENPs) in Ocular Cell Lines.
眼细胞系中七种去素酰化酶 (SENP) 的定位分析。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    current molecular medicine
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Liu Y;Liu F;Wang L;Fu JL;Luo ZW;Nie Q;Gong XD;Xiang JW;Xiao Y;Li DW
  • 通讯作者:
    Li DW

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其他文献

新型不对称酞菁的制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    吉林大学学报(理学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏道成;姚继欢;李万程;白青龙;杜国同
  • 通讯作者:
    杜国同
新型三核酞菁的合成及光学性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    山西大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏道成;姚继欢;韩双;李万程;范照奇;程传辉;李泉泉;王洪富;张伟
  • 通讯作者:
    张伟
MOCVD法制备Cu掺杂ZnO薄膜
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳阳;边继明;李春野;李国兴;吴国光;杜国同;李万程;刘远达;许露;梁红伟
  • 通讯作者:
    梁红伟
新型不对称酞菁的电致发光性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏道成;李万程;韩双;程传辉;李泉泉;王进;张伟;李珠
  • 通讯作者:
    李珠
MOCVD法制备Cu掺杂ZnO薄膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Chinese Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁红伟;DU Guo-tong;刘远达;李春野;柳阳;边继明;李国兴;李万程;吴国光
  • 通讯作者:
    吴国光

其他文献

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李万程的其他基金

Pax6控制老年性白内障发生的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
蛋白质SUMO化调节晶状体发育和白内障形成的分子机制
  • 批准号:
    81970787
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
α-crystallins 抑制细胞凋亡和白内障形成的分子机制
  • 批准号:
    81770910
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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