染色质三维结构变异在成熟阻滞型无精症发生中的作用机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81901528
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0405.精子发生异常与男性不育
  • 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

Azoospermia due to maturation arrest (MA) is an important type of male infertility, patients are characterized by spermatogenesis arrested in a certain cell stage, but the specific mechanism is still unknown. Our preliminary work had verified that spermatogenesis was closely related to three-dimensional chromatin structure. We found that the higher order chromatin organization was drastically reorganized, and pachytene spermatocytes (pacSC) was especially special, topologically associated domains and chromatin loops almost completely disappeared, but still had transcriptional activity. Therefore, we propose a hypothesis that the variation of three-dimensional chromatin structure of pacSC has a certain relationship with the pathogenesis of MA. In order to verify this hypothesis, this application will isolate and purify the pacSC of patients with MA and obstructive azoospermia, to construct the chromatin interaction map of pacSC by Hi-C technology with a small number of cells, and obtain sample subtraction matrix, then screen the variation area of the interaction map by combining with ChIP-Seq, FISH and other techniques. Moreover, we will explore the open-chromatin state and expression levels of target genes by utilizing ATAC-Seq, RNA-Seq and other methods. Taken together, we will analyze the role and mechanism on the variation of three-dimensional chromatin structure from the epigenetics-gene regulatory networks in the pathogenesis of MA, and this application will provide novel clues for the cause of MA.
成熟阻滞型(MA)无精症是男性不育中的一种重要类型,患者表现为精子发生停滞在某一特定的细胞阶段,但其具体机制不明。我们前期研究已证实精子发生与染色质三维结构密切相关,我们发现小鼠精子发生中的高阶染色质结构呈现大幅重塑现象,其中粗线期精母细胞(pacSC)尤其特别,拓扑相关结构域及染色质环基本完全消失,但仍具有转录活性。由此我们提出假说:pacSC的染色质三维结构变异与MA发生具有一定关系。为验证此假说,本项目拟分离纯化MA患者及梗阻性无精症患者的pacSC,通过少量细胞Hi-C技术构建染色质互作图谱,获得样本差减矩阵,结合ChIP-Seq、FISH等技术筛选染色质互作图谱的差异区域,再结合ATAC-Seq、RNA-Seq等方法探索差异区域的染色质开放状态及基因表达水平,从表观遗传-基因调控双层网络解析染色质三维结构变异在MA发生中的作用及机制,为探讨MA的病因提供新线索。

结项摘要

染色质构象异常已被证实与多种疾病的发生有关,但其在男性不育中的具体机制不明。本项目结合Hi-C、ATAC-seq、RNA-seq、scATAC-seq、scRNA-seq及ChIP-seq等多组学研究技术,以人类睾丸组织、小鼠睾丸组织及生殖相关细胞系为研究对象,从表观遗传-基因调控网络,对染色质构象在哺乳动物精子发生及不育中的调控机制进行了一系列的研究。.我们构建了小鼠精子发生中的三维基因组互作图谱,探索了三维结构在精子发生中的基因调控机制;构建了人类精子发生中的染色质可接近性位点图谱,揭示了细胞特异性的转录调控机制;研究了溴蛋白抑制剂JQ1引发雄性不育的作用机制,发现JQ1在小鼠精子发生中能通过改变染色质构象来调控基因转录;研究了PIWI相互作用RNA piR-36249在男性不育及睾丸癌发生中的作用机制,发现piR-36249可通过靶向OAS2 mRNA,和/或结合于DHX36蛋白,来调控睾丸癌细胞的生物学功能。以上研究结果,对精子发生中的基因调控机制进行了补充,为探讨男性不育的病因提供了新的线索,为男性不育的个性化诊治提供了新的理论基础。本项目已发表SCI论文4篇,分别发表在Genes & diseases、iScience、Human molecular genetics和Non-coding RNA Research期刊上。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Single-cell ATAC-Seq reveals cell type-specific transcriptional regulation and unique chromatin accessibility in human spermatogenesis
单细胞 ATAC-Seq 揭示了人类精子发生中细胞类型特异性转录调控和独特的染色质可及性
  • DOI:
    10.1093/hmg/ddab006
  • 发表时间:
    2021-12-03
  • 期刊:
    HUMAN MOLECULAR GENETICS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wu, Xiaolong;Lu, Mujun;Sun, Fei
  • 通讯作者:
    Sun, Fei
BET bromodomain inhibitor JQ1 regulates spermatid development by changing chromatin conformation in mouse spermatogenesis.
BET 溴结构域抑制剂 JQ1 通过改变小鼠精子发生中的染色质构象来调节精子发育
  • DOI:
    10.1016/j.gendis.2020.12.012
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    GENES & DISEASES
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Wang, Xiaorong;Sang, Mengmeng;Gong, Shengnan;Chen, Zhichuan;Zhao, Xi;Wang, Guishuan;Li, Zhiran;Huang, Yingying;Chen, Shitao;Xie, Gangcai;Duan, Enkui;Sun, Fei
  • 通讯作者:
    Sun, Fei
Reorganized 3D Genome Structures Support Transcriptional Regulation in Mouse Spermatogenesis
重组的 3D 基因组结构支持小鼠精子发生的转录调控
  • DOI:
    10.1016/j.isci.2020.101034
  • 发表时间:
    2020-04-24
  • 期刊:
    ISCIENCE
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Luo, Zhengyu;Wang, Xiaorong;Song, Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    Song, Xiaoyuan
piR-36249 and DHX36 together inhibit testicular cancer cells progression by upregulating OAS2.
piR-36249 和 DHX36 通过上调 OAS2 共同抑制睾丸癌细胞的进展
  • DOI:
    10.1016/j.ncrna.2022.12.004
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
    NON-CODING RNA RESEARCH
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang, Qianqian;Chen, Peize;Wang, Xiaorong;Wu, Yueming;Xia, Kaiguo;Mu, Xiangyu;Xuan, Qiang;Xiao, Jun;He, Yaohui;Liu, Wen;Song, Xiaoyuan;Sun, Fei
  • 通讯作者:
    Sun, Fei

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其他文献

黑莓RuMYB10基因的克隆和表达
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树莓部分野生种及栽培品种花粉亚显微形态的比较
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西南地区10种野生树莓的染色体数与核型研究
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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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