关键酶基因启动子和编码区甲基化对刺五加皂苷含量的作用机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570683
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1608.森林信息学与森林经理学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Farnesyl diphosphate synthase (FPS), squalene synthase (SS) and squalene epoxidase (SE) genes which catalyzed the biosynthesis of Eleutherococcus senticosus saponins all have single nucleotide polymorphism (SNPs) and gene family, but the difference of E. senticosus saponins content can not be fully revealed merely by the variation of the pure DNA sequence. DNA methylation is a common phenomenon in most organisms, among which the methylation of promoter and coding region plays an important role in the regulation of gene expression. This study is planned to find out the DNA methylation sites of promoters and coding regions of three cloned and analyzed key enzyme genes through bisulfite sequencing PCR (BSP). Penicillium minioluteum P116-1a is used to induce E. senticosus clones with various states of DNA methylation without changing the genotype of E. senticosus, thus the disadvantages of sexual reproduction that possibly lead to a complex genetic background can be avoided and the asexual reproduction E. senticosus had the same DNA methylation. Based on the results of saponins content and expression content of key enzyme genes under different states of methylation, we can screen out the specific methylation status that closely is related to saponins content. According to the confirmed key DNA methylation sites in wild E. senticosus, we can theoretically explain the molecular mechanisms of how DNA methylations of the key enzyme gene’s promoter and coding region lead to the variation of saponins content in E. senticosus.
催化刺五加皂苷生物合成的法尼基焦磷酸合酶、鲨烯合酶和鲨烯环氧酶基因具有单核苷酸多态性和基因家族现象,但单纯的DNA序列变异无法全面揭示刺五加皂苷含量差异的分子机制。生物体中广泛存在DNA甲基化现象,其中启动子和编码区的甲基化对基因的表达调控等具有重要的作用。本项目拟在克隆和分析3个关键酶基因启动子和编码区的基础上,通过重亚硫酸盐测序法找到其中存在的DNA甲基化位点。进而利用不改变刺五加基因型,但可改变宿主DNA甲基化程度的内生青霉P116-1a诱导相同基因型刺五加形成不同程度的DNA甲基化。从而避免有性繁殖刺五加遗传背景复杂、无性繁殖刺五加DNA甲基化相同的弊端。结合各种甲基化状态下关键酶基因表达量及皂苷含量的测定结果,筛选出与皂苷含量密切相关的DNA甲基化位点,并将关键甲基化位点在野生刺五加中进行验证,从而基于关键酶基因启动子和编码区DNA甲基化解析刺五加皂苷含量差异形成的分子机制。

结项摘要

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)、鲨烯合酶(squalene synthase,SS)和鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)是催化刺五加皂苷合成的关键酶,其编码基因的改变可影响皂苷的含量,但单纯的DNA序列变异无法全面揭示刺五加皂苷含差异的分子机制。本研究分析了FPS、SS和SE基因启动子和编码区的DNA甲基化情况及其对基因表达和皂苷含量的影响。研究结果表明:1)获得长7952、10228和6307 bp的FPS、SS和SE基因的编码区和启动子序列,证实各启动子均具有启动功能;2)刺五加FPS、SS和SE基因的编码区中均不存在DNA甲基化位点。重亚硫酸盐测序法分析发现刺五加FPS基因启动子中存在19个DNA甲基化位点,8种DNA甲基化类型,DNA甲基化率在2.68%-3.40%之间。SS基因启动子中有9个DNA甲基化位点,2种DNA甲基化类型,DNA甲基化率在0%-0.27%之间。SE基因启动子中有16个DNA甲基化位点,7种DNA甲基化类型,DNA甲基化率在0.35%-5.61%之间;3)刺五加FPS基因的表达量与FPS基因启动子DNA甲基比率间不存在相关性,SS和SE基因启动子DNA甲基比率分别与对应基因的表达量和皂苷含量间呈极显著的负相关关系,且高DNA甲基化状态下,多数萜类物质的合成显著下调;4)SS基因起始密码子上游-558 bp处和SE基因起始密码子上游-847和-684 bp处的胞嘧啶C发生DNA甲基化后可分别引起SS、SE基因表达显著降低,进而减少刺五加皂苷的含量,是决定刺五加皂苷含量高低的关键位点。在FPS基因启动子区域整体DNA甲基化程度较低,SS基因启动子-558 bp位点和SE基因启动子-847和-684 bp位点均未被甲基化时,最有利于刺五加皂苷的积累。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
刺五加MDD基因启动子的克隆与生物信息学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李志栋;杨果;尤鹏升;国红玉;邢朝斌;龙月红
  • 通讯作者:
    龙月红
刺五加鲨烯环氧酶基因DNA和启动子的克隆与分析
  • DOI:
    10.13417/j.gab.036.003842
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尤鹏升;国红玉;李志栋;龙月红;邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌
刺五加FPS基因DNA序列和启动子的克隆与分析
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.015.002584
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋菊;林丽梅;尤鹏升;国红玉;龙月红;邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌
刺五加法尼基焦磷酸合酶、鲨烯合酶、鲨烯环氧酶基因启动子CpG岛的预测与功能验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙月红;宋菊;林丽梅;尹峰;邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌
刺五加转录组和差异性表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋菊;国红玉;李志栋;尤鹏升;龙月红;邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌

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其他文献

拟南芥开花诱导基因FT 的蛋白表达及纯化
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
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  • 通讯作者:
    龙月红
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹峰;龙月红;冯若宣;林丽梅;黄剑;邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌
刺五加GAPDH基因的克隆及序列分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌
刺五加鲨烯合酶基因cDNA的克隆与序列分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢朝斌
  • 通讯作者:
    邢朝斌

其他文献

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邢朝斌的其他基金

刺五加苷关键酶基因单核苷酸多态性及其对刺五加苷含量的作用机制
  • 批准号:
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    2007
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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