调控DNA修复途径影响绵羊胚胎成纤维细胞中基因打靶频率的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31560321
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0703.细胞增殖及细胞周期
  • 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

In many mammalian cell types, non-homologous end-joining (NHEJ), homologous recombination (HR), and microhomology mediated end-joining (MMEJ) are the three main pathways involved in the repair of genomic double strand breaks (DSBs). NHEJ events far outnumber those that depend on MMEJ or HR. Repair via NHEJ pathway is a competing reaction for target integration of a donor construct, eventually leading to mutation of the engineered endonuclease target site without integration of the donor construct. .DNA Ligase 4 (Lig4) is responsible for sealing of double-strand breaks (DSBs) during NHEJ. In ovine embryo fibroblasts, the translation of the factor Lig4 is transiently depleted by siRNA, or Lig4-mediated joining by interfering with its DNA binding is blocked by 5,6-Bis(benzylideneamino)-2-mercaptopyrimidin-4-ol (SCR7) which is a new anti cancer molecule. In order to establish effective programs to selectively inhibit NHEJ inside the ovine embryo fibroblasts, an extrachromosomal assay system is used to evaluate the effect of siRNA or SCR7 on NHEJ. Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) are used to target and break the β-casein gene in the ovine genome using ovine embryo fibroblasts. Meanwhile, NHEJ are inhibited by effective siRNA or SCR7. Transient depletion of the lig4 gene expression via RNA interference or blocking of Lig4-DNA binding function via SCR7 prior to induction of the DNA break substantially increase the proportion of cells harbouring the desired integrations, such as reporter gene or chicken infectious bursal disease virus VP2 antigen gene. The frequencies of targeted integration are identified by PCR. Exogenous gene expression results are determined by reverse transcription PCR and Western after transcription activator-like effector transcription factors (TALE-TFs) activate β- casein gene promoter and initiate the transcription of precise integration gene . The research will provide the basis for constructing sheep mammary gland bioreactor research.
在多数哺乳动物细胞中,非同源末端连接(NHEJ)修复基因组双链断裂(DSBs)的频率远高于微同源末端连接(MMEJ)和同源重组(HR)的频率。NHEJ途径造成人工核酸酶作用靶点产生突变,竞争抑制基因打靶事件。.NHEJ中的DNA连接酶4(Lig4)负责密封DSBs。在绵羊胚胎成纤维细胞中,用siRNA瞬间抑制Lig4的mRNA翻译或SCR7阻碍Lig4蛋白因子与DNA结合,应用染色体外检测系统,确定有效抑制NHEJ的方案。应用类转录激活因子效应物核酸酶靶向断裂细胞基因组的β-酪蛋白基因位点,抑制NHEJ,促使细胞采用MMEJ或HR修复DSBs,提高报告基因或鸡法氏囊病毒VP2抗原基因的精确整合效率,PCR检测基因打靶效率。人工转录因子(TALE-TF)激活β-酪蛋白基因启动子,反转录PCR和Western确定精确整合的外源基因表达结果,为构建绵羊乳腺生物反应器的研究提供基础。

结项摘要

哺乳动物细胞中,非同源末端连接(NHEJ)和同源重组(HR)是修复基因组双链断裂(DSBs)的两个主要途径。Lig4基因是NHEJ途径修复双链断裂末端的重要因子。. PCR扩增获得绵羊Lig4基因的CDS序列(KT180155),确定了绵羊Lig4的mRNA和氨基酸序列。. 针对绵羊Lig4的mRNA序列,设计合成4对siRNA,筛选出有效抑制Lig4基因表达的2个siRNA。应用质粒重连法检测HR修复效率,HR质粒和siRNA共转染绵羊胚胎成纤维细胞,经72h培养及流式细胞仪检测,与对照组细胞比较,结果表明HR质粒重连效率提高3~4倍。. SCR7是Lig4的特异性抑制剂。绵羊成纤维细胞在375μM的SCR7培养液中,出现细胞致死现象。SCR7达50μM,能阻碍绵羊胚胎成纤维细胞的NHEJ修复途径,提高HR修复效率。. 采用CRISPaint成功实现绵羊ACTG1基因羧基端标记,获得了单克隆细胞,为绵羊基因组定点导入外源大片段基因提供基础。. 为了获得突变或基因整合的单克隆细胞,利用分裂期细胞贴壁较弱,建立了人工手动筛选单克隆方法。. 调控DSBs途径的功能因子,对研究哺乳动物细胞DSBs修复机理具有重要意义。同时需要注意,原代哺乳动物细胞转染Cas9质粒效率仍然很低,提高转染物质导入细胞核的效率是哺乳动物细胞基因编辑的一大挑战。. 项目正在完善绵羊体细胞克隆程序,力争获得奶用绵羊乳腺生物反应器模型。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Ala-Gln二肽代替Gln提高绵羊体外受精胚胎发育能力试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    新疆农垦科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张奇波;皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉
siRNA干扰绵羊胚胎成纤维细胞Lig4基因增加同源重组载体重连修复效率
  • DOI:
    10.16288/j.yczz.16-074
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    遗传
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王伟;王玉霜;黄兰兰;简子健;王新华;刘守仁;皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉

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其他文献

绵羊成纤维细胞中TALE-TFs激活β酪蛋白基因启动子研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    绿洲农业科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉
“Golden Gate”克隆法构建靶向载体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013-03
  • 期刊:
    中国生物工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁龙;杨华;杨永林;刘守仁;皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉
利用TALE-TFs在小鼠成纤维细胞中激活β-酪蛋白基因启动子表达载体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国实验动物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    皮文辉;梁龙;唐红;张译元;郭延华;王立民;向春和;周平;刘守仁
  • 通讯作者:
    刘守仁
应用“酶切连接”克隆法构建TALEs
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    石河子大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁龙;杨华;杨永林;石国庆;刘守仁;皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉
TAL效应子应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁龙;皮文辉
  • 通讯作者:
    皮文辉

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皮文辉的其他基金

TALE技术编辑和调控绵羊成纤维细胞β-酪蛋白基因研究
  • 批准号:
    31360276
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
哺乳动物骨骼肌特异性合成启动子文库构建及筛选
  • 批准号:
    31060159
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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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