牛早期胚胎发育期间CHD1作用的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672416
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1704.畜禽繁殖学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Decreasing fertility in dairy cows is one of the major challenges impacting the sustainable development of the dairy cow industry. Early embryo loss is one of the major factors results in infertility in dairy cows. During early embryonic development, various developmental events are reprogrammed to ensure the successful embryonic development, including chromatin remodeling. However, it remains largely unknown regarding the regulatory mechanisms of these critical developmental events. Previously, we identified that knockdown of CHD1 (Chromodomain Helicase DNA Binding Protein 1) reduced developmental potential of bovine early embryos and decreased the deposition of the critical histone variant H3.3 in bovine early embryos. However, the molecular mechanism underlying the CHD1’s effects in bovine early embryos is yet to be defined. The proposed studies will address 1) the intrinsic role of CHD1 and the underlying mechanism in chromatin remodeling and epigenetic reprogramming after fertilization, 2) if CHD1 regulates H3.3 deposition by modulating HIRA complex and 3) the role of CHD1, as a candidate reprogramming factor, in the development of somatic cell nuclear transfer embryos. The proposed research will increase our understanding of the molecular control of bovine early embryonic development and serve as the foundation on which future studies may be built to develop solutions to reduce early embryo loss or improving pregnancy rate in dairy cows.
奶牛繁殖率下降是影响奶牛养殖业平稳和可持续发展的主要问题之一。统计数据显示早期胚胎死亡是造成奶牛不孕的一个主要原因。早期胚胎发育阶段伴随着一系列重要的发育生物学事件的发生,如染色质重构等,但这些事件的调控机制尚未阐明。我们的前期研究发现染色质重构因子CHD1的缺失不仅造成牛早期胚胎发育率降低,还导致早期胚胎中重要的组蛋白变体H3.3的含量显著下降,但是其作用机制还不清楚。因此,本项目拟通过体外受精、显微注射siRNA等技术研究CHD1的缺失对牛早期胚胎中染色质组分、表观遗传修饰和H3.3伴侣蛋白HIRA复合物相关基因和蛋白的影响,揭示CHD1影响早期胚胎发育及调控H3.3的分子机制,并进一步探讨CHD1作为潜在的重编程因子在牛克隆胚胎发育过程中的作用和机制。本项目的研究将进一步加强我们对牛早期胚胎发育过程调控机制的理解,有助于采取相关措施提高奶牛早期胚胎的发育率,进而提高奶牛繁殖率。

结项摘要

奶牛繁殖率低一直是全球奶牛养殖业面临的严峻挑战之一。母牛每次发情后,第一次人工授精后的怀孕率约为40%,而高产奶牛的怀孕率更低。早期胚胎死亡是引起奶牛不孕的主要原因之一。近年来的研究显示约50%的胚胎死亡发生在受精后1个月内。而且,着床前后胚胎的死亡率高也是辅助生殖技术(例如:体外胚胎生产和体细胞克隆)效率低的原因之一。早期胚胎发育阶段发生一系列重要的发育生物学事件,如染色质重编程等,但这些生物学事件的调控机制尚未阐明。我们的前期研究发现染色质重构因子CHD1的缺失不仅造成牛早期胚胎发育率降低,还导致早期胚胎中重要的组蛋白变体H3.3的含量显著下降,但是其作用机制还不清楚。本项目以牛等哺乳动物早期胚胎为研究对象,系统研究了表观遗传调控因子CHD1及其相关因子在早期胚胎发育过程中的功能和机制,取得了以下主要成果:①揭示了CHD1和H3.3可能通过调控H3K36me2和H1的含量影响牛早期胚胎发育效率;②阐明了HIRA的敲低并不影响牛早期胚胎发育;③利用低细胞起始量ChIP-seq技术检测了H3K4me3在牛早期胚胎中的分布,并发现组蛋白甲基化修饰H3K4me3在多个物种胚胎基因组激活后剧烈下调;④发现了WDR5抑制早期胚胎中H3K4me3的建立;⑤建立了哺乳动物早期胚胎中RNA-seq体系,为CHD1的功能机制分析奠定基础;⑥建立了大动物基因编辑技术体系,为CHD1的功能分析提供候选手段,与Prather实验室同期在国际上率先获得抗传染性胃肠炎病毒基因编辑猪;⑦建立了早期胚胎中低细胞起始量的ChIP-seq技术体系,为下一步进行CHD1的分子机制研究奠定了基础。在The FASEB Journal、Biology of Reproduction、Epigenetics等主流SCI杂志发表论文6篇;培养博士生6名,硕士生3名。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
利用CRISPR/Cas9n技术生产抗蓝耳病的基因编辑克隆猪
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    浙江大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王少华;赵盼盼;刘通;丁彪;罗磊;曹祖兵;张运海;张坤
  • 通讯作者:
    张坤
Essential roles of Hdac1 and 2 in lineage development and genome-wide DNA methylation during mouse preimplantation development
HDAC1 和 2 在小鼠植入前发育过程中的谱系发育和全基因组 DNA 甲基化中的重要作用
  • DOI:
    10.1080/15592294.2019.1669375
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Epigenetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhao Panpan;Wang Huanan;Wang Han;Dang Yanna;Luo Lei;Li Shuang;Shi Yan;Wang Lefeng;Wang Shaohua;Mager Jesse;Zhang Kun
  • 通讯作者:
    Zhang Kun
哺乳动物着床前胚胎中细胞系的分化及调控机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    浙江大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涵;赵盼盼;张坤
  • 通讯作者:
    张坤
WDR5 in porcine preimplantation embryos: expression, regulation of epigenetic modifications and requirement for early development
猪植入前胚胎中的 WDR5:表达、表观遗传修饰的调控以及早期发育的要求
  • DOI:
    10.1093/biolre/iox020
  • 发表时间:
    2017-04-01
  • 期刊:
    BIOLOGY OF REPRODUCTION
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ding, Biao;Cao, Zubing;Zhang, Yunhai
  • 通讯作者:
    Zhang, Yunhai
Aminopeptidase N-null neonatal piglets are protected from transmissible gastroenteritis virus but not porcine epidemic diarrhea virus
氨肽酶 N 缺失的新生仔猪可以免受传染性胃肠炎病毒的感染,但不能感染猪流行性腹泻病毒
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-49838-y
  • 发表时间:
    2019-09-12
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Luo, Lei;Wang, Shaohua;Zhang, Kun
  • 通讯作者:
    Zhang, Kun

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汽车座椅骨架构件布局设计方法
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热应激条件下奶牛卵子质量下降的机制及干预措施的研究
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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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