mRNA poly(A)尾中鸟苷酸含量对拟南芥poly(A)结合蛋白的功能调控

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900455
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Poly(A) tails are the key components of most eukaryotic mRNAs, and play essential roles in mRNA stability and translation through the association with poly(A)-binding proteins (PABs). Recent advances in technologies have realized a more detailed look at poly(A) tail sequence of each mRNA on a genomic scale. The latest poly(A) tail map of human cells revealed the integration of guanosine residues (Gs) into poly(A) tails, but the molecular function of the Gs has been poorly studied. Considering the consecutive As showed the highest affinity to PABs, we propose that G residues in poly(A) tails inhibit PAB-binding and further affect mRNA stability or translation. To test this hypothesis, we plan to combine high-throughput techniques including poly(A)-seq, protein-RNA crosslinking and immunoprecipitation (CLIP)-seq, ribosome profiling (ribo-seq), and mRNA stability assay to re-analysis the post-transcriptional mechanism regulated by poly(A) tails and PABs in Arabidopsis. This project is designed to re-explore the classical question of molecular biology from a new starting point, and looks forward to breakthroughs.
poly(A)尾是真核生物大多数mRNA的关键组成成分,其可通过结合poly(A)结合蛋白(poly(A)-binding protein,PAB)对mRNA的稳定性和翻译效率进行调控。近年来的技术突破成功实现了在基因组水平上对每条mRNA poly(A)尾序列的精确读取。最新人类细胞poly(A)尾谱图显示poly(A)尾内存在鸟苷酸G,但针对其分子功能的研究还很少。结合PAB蛋白对连续腺苷酸亲和力最高这一结论,我们推测poly(A)尾中鸟苷酸G可能会通过抑制PAB的结合来对自身mRNA的稳定性或翻译效率进行调控。为验证这一假说,我们计划整合poly(A)-seq、CLIP-seq、ribo-seq和mRNA稳定性检测等高通量实验技术,尝试在拟南芥中重新解析poly(A)尾与PAB蛋白共同介导的mRNA转录后调控机制。此项目计划从全新切入点再次探讨经典分子生物学问题,并期待获得新突破。

结项摘要

在真核生物中,添加多聚腺苷酸尾(poly(A) tail)在产生成熟mRNA 的过程中具有关键作用。前人普遍认为,多聚腺苷酸结合蛋白 (PAB)无差别地结合在具有多聚腺苷酸尾的 mRNA 上,参与调节其稳定性和翻译效率。我们的研究发现广泛表达的拟南芥 PAB,AtPAB2、AtPAB4 和 AtPAB8 的纯合三突变体是胚胎致死的。为了了解其分子基础,我们绘制了这些 AtPAB蛋白与 RNA 的结合谱图。 我们发现,AtPAB 对不同基因的结合效率存在超过一个数量级的差别。为了寻找导致AtPAB差异性结合靶基因的特征性序列,我们通过 poly(A)-seq,直接对mRNA的全长 poly(A) 尾序列进行测序。结果显示,超过 10% 的 poly(A) 尾中含有至少一个鸟苷酸 (G);其中,G-含量从0.8%到28%不等。这些鸟苷酸将mRNA尾部的连续poly(A)序列间隔开,从而导致AtPAB对不同基因结合效率的差异。 Ribo-seq 和全基因组 RNA 稳定性分析实验表明,基因的 AtPAB 结合效率与翻译效率而非 mRNA 稳定性呈正相关。与此一致的是,当 AtPAB缺失时,被 AtPAB 结合更强的基因表现出更大幅度的翻译效率下调。我们的研究结果指出mRNA的poly(A) 尾可通过其内 G 含量影响 PAB 结合效率,进而调节自身的翻译效率。这一新的分子调控机制为更好地理解与poly(A) 尾相关的基因表达调控铺平了道路。

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(0)
翻译延伸的顺式调控机理与生物学效应
  • DOI:
    10.16288/j.yczz.20-074
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    遗传
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肇涛澜;张硕;钱文峰
  • 通讯作者:
    钱文峰
Impact of poly(A)-tail G-content on Arabidopsis PAB binding and their role in enhancing translational efficiency
Poly(A)-尾 G 含量对拟南芥 PAB 结合的影响及其在提高翻译效率中的作用
  • DOI:
    10.1186/s13059-019-1799-8
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Genome Biology
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Zhao Taolan;Huan Qing;Sun Jing;Liu Chunyan;Hou Xiuli;Yu Xiang;Silverman Ian M;Zhang Yi;Gregory Brian D;Liu Chun Ming;Qian Wenfeng;Cao Xiaofeng
  • 通讯作者:
    Cao Xiaofeng

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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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