新转录因子VRTN调控胸椎数的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671288
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 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:
    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

The vertebral column is the defining characteristic of vertebrates. Through genetic and molecular assays, we firstly identified that a novel transcription factor, VRTN, controls the number of thoracic vertebrae in pigs and mice. The mutant pigs with higher VRTN expression have one more thoracic segment. VRTN-null mice are embryonically lethal with fewer somites than their wild-type and heterozygous littermates at the late thoracic somite stages. Among heterozygous animals, one third has one less thoracic vertebra and others exhibit abnormal phenotypes on last thoracic element. Based on these results, we planned to study the segment of thoracic vertebrae using the existed VRTN knockout mice as follows. To identify the target genes of VRTN and the involved signal pathway, we planned to measure gene expression profiles with RNA-seq and identify the target gene with ChIP-seq for whole embryos of mice with knockout, heterozygous and wild-type genotypes from mates between VRTN+/- mice. Through in situ hybridization assays, we might identify the different expression of VRTN and the above critical gene in whole embryos with three genotypes. We aim to give a hypothesis how to VRTN control the number of thoracic vertebrae.The findings would provide important insights into the existing mechisms on the segment of thoracic vertebra, and provide necessary theoretical evidences to genetic diagnosis of human congenital vertebra deformity and to add the number of thoracic vertebrae in livestock using gene manipulation technique.
脊椎骨是脊椎动物的最主要特征。新转录因子VRTN是申请人前期通过遗传和分子手段鉴别到的控制猪和小鼠胸椎数量的基因。在猪中,增加VRTN表达量的因果突变导致猪增加一根胸椎;VRTN基因敲除小鼠胚胎致死、胸部体节分节异常,杂合子小鼠缺少一根胸椎或最后一根胸椎缺少单侧肋骨。基于上述结果,项目组拟将VRTN敲除鼠作为研究脊椎动物胸部体节分节的模型。通过原位杂交技术,确定VRTN在敲除、杂合和野生型胚胎中的时空表达情况。通过ChIP-seq和RNA-seq鉴别敲除、杂合和野生型鼠胚在胸部体节发育期的差异基因,确定VRTN的靶基因及调节的信号通路。进一步通过分子手段,检测VRTN下游与分节相关基因的表达情况,最终揭示VRTN参与胸部体节分节和分化的机理。预期结果将丰富现有胸椎分节理论,同时为人类先天性脊柱畸形的遗传诊断和利用基因修饰技术增加家畜的脊椎数提供重要理论依据。

结项摘要

【背景】申请人前期通过遗传手段鉴别到控制哺乳动物胸椎数量的因果基因VRTN。课题组发现增加VRTN表达量的因果突变导致猪增加一根胸椎;VRTN基因敲除小鼠胚胎致死,杂合子小鼠缺少一根胸椎或最后一根胸椎缺少单侧肋骨。本课题旨在明确VRTN调控胸椎数量的分子机制,为畜牧胸椎数量选育和人类先天性脊柱畸形诊断提供理论依据。.【结果】整合猪和小鼠遗传研究结果,课题组确定VRTN的剂量决定胸椎数量,上调VRTN表达增加胸椎数量,下调VRTN表达减少胸椎数量。活体和细胞水平实验证明VRTN在胸部体节分节时高量表达,因果突变增加体节分节区域VRTN的表达。整合多组学和细胞水平研究,课题组首次明确VRTN是转录因子,调控Hes5的表达。通过对E9.0,E9.5,E10.0和E10.5时期的Vrtn-/-和Vrtn+/+胚胎的转录组测序,发现VRTN敲除下调了上述时期Hes5的表达。染色质免疫共沉淀方法发现VRTN直接调控Hes5的转录。前人研究已发现Hes5缺陷小鼠体节分节异常和胸椎数量减少,与VRTN杂合小鼠的表型一致。整合课题组现在的发现及过去的报道,我们提出一个解释VRTN剂量决定哺乳动物胸椎数量的模型。VRTN是胸部体节分节的关键因子,上调Hes5的表达,作为Notch信号的效应物Hes5通过影响胸部体节分节的速率和特化决定体节的数量和椎骨的类型。此外,VRTN敲除小鼠在心脏、神经系统也表现异常,说明VRTN参与多个器官的发育。 .【结论】总之,课题组确定VRTN是哺乳动物胸部体节发育的关键增强子,其剂量决定了胸椎的数量。VRTN上调Notch信号效应物Hes5的表达,影响着体节分节的速率,最终决定了胸椎的数量。此外,VRTN也参与了心脏和神经的发育。现有结果丰富了胸椎分节理论,并为今后开展VRTN的功能研究奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
PPARD is an Inhibitor of Cartilage Growth in External Ears.
PPARD 是外耳软骨生长的抑制剂
  • DOI:
    10.7150/ijbs.19714
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International journal of biological sciences
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Zhang Z;Duan Y;Wu Z;Zhang H;Ren J;Huang L
  • 通讯作者:
    Huang L
VRTN is Required for the Development of Thoracic Vertebrae in Mammals.
VRTN 是哺乳动物胸椎发育所必需的
  • DOI:
    10.7150/ijbs.23815
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International journal of biological sciences
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Duan Y;Zhang H;Zhang Z;Gao J;Yang J;Wu Z;Fan Y;Xing Y;Li L;Xiao S;Hou Y;Ren J;Huang L
  • 通讯作者:
    Huang L

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段艳宇的其他基金

解析COL5A1结合纤维连接蛋白调控整合素信号传递对胸主动脉的保护作用
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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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