基于芯片DNA合成和单细胞拉曼表型分选的基因体内功能筛选新方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500073
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2102.合成生物学与生物改造技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Screening of in vivo gene function has been one key approach for discovering new drugs, enzymes and cells, yet its power is dependent on the high-throughput and cost of gene synthesis and on techniques that phenotype the host cells carrying the gene. This project proposes to develop an integrated method for in vivo gene function screening by simultaneously taking advantage of on-chip DNA synthesis which is of high-throughput and low-cost and single-cell Raman spectroscopy in phenotype of cells does not require labeling and culture. Fatty acyl-ACP thioesterase will be employed as a model to develop and demonstrate this novel method. By optimizing and coupling high-throughput DNA synthesis, single-cell Raman analysis for distinguishing content, side-chain length and unsatiation degree of fatty acids in the cell and Raman-activated single-cell sorting and sequencing, we will identify novel enzyme gene mutants from a random mutagenesis library of enzyme genes, so as to unveil the sequence-function relationship of the enzyme gene. In the end, a novel in vivo gene function screening method that is low-cost, high-throughput, label-free, culture-independent and screening at a resolution of a single cell will be established and validated. These efforts should significantly expand the application of in vivo gene function in many areas and also shed new light on the sequence-function relationship of fatty acyl-ACP thioesterases.
基因体内功能(in vivo function)筛选是发现新酶的重要途径,但其应用受限于基因合成的通量与成本,以及相应的细胞表型筛选技术。本研究同时利用和耦合芯片合成基因突变体库低成本、高通量的特色和单细胞拉曼表型筛选技术无需标记、无需细胞培养的优势,以脂肪酰ACP硫酯酶(fatty acyl-ACP thioesterase)为模型,通过优化与耦合芯片DNA高通量合成、单细胞拉曼检测区分脂肪酸的含量、链的长度及饱和度以及与拉曼检测耦合的单细胞分选和测序等关键技术环节,筛选出新的脂肪酰ACP硫酯酶突变体,从而研究该基因上功能位点与产物含量、侧链的长度及饱和度的关联机制,最终建立和示范一种低成本、高通量、不须目标产物标记、不再依赖于培养、以单个细胞为筛选单位的新型基因体内功能筛选技术。这些努力将有力拓展基因体内功能筛选技术在诸多领域的应用,同时为脂肪酰ACP硫酯酶的构效机制提供新的理解。

结项摘要

来源于不同物种的同源基因的合成是发现新的基因功能的重要途径,但其应用受限于基因合成的通量、保真性与成本。本研究同时利用和耦合芯片合成基因库低成本、高通量的特色和基于MutS蛋白的错配纠正系统的优势,以来源于不同物种的Cas9同源基因为模型,通过优化与耦合芯片DNA高通量合成、MutS蛋白的基因纠错等关键技术环节,筛选出新的有功能的Cas9同源基因,从而研究该Cas9同源基因形式功能的关联机制,最终建立和示范一种低成本、高通量、高保真性的新型基因的发现和筛选技术。这些努力将有力拓展新型基因的发现及其在诸多领域的应用,同时为Cas9同源基因的构效机制提供新的理解。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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  • 期刊:
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  • 作者:
    李志丹;李效广;崔玉荣;李国占;张佳;郭虎;刘文刚;张超;俞礽安;谢瑜;王佳营
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其他文献

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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

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          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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