KDM5蛋白维持肠道微生态平衡的功能及其机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81671983
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2201.病原细菌与感染
  • 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

Gut microbiome regulates a variety of animal physiology, behavior and metabolic activity. Intestinal microbiome disturbance is related to the development and progression of many diseases. KDM5 family proteins are important transcriptional regulators that activate or repress gene expression in a context-dependent manner. Dysregulation of KDM5 proteins in humans results in intellectual disability (ID) diseases, autism and cancer. Mutations in KDM5A and KDM5C are found in patients with autosomal recessive intellectual disability. Imbalance of gut microbial populations or dysbiosis is implicated in the intellectual disability and autism diseases. However, the genetics mechanisms of gut dysbiosis in these diseases are unclear. Using Drosophila as model, we indentified phylogenetic differences in gut microbiome in wildetype and KDM5-/- mutant flies and found KDM5-/- intestinal epithelial showed disrupted stucture. Based on the KDM5 protein importance in diseases, in the current proposal, we will use Crisper-cas9 technique to build conserved mutant site of fly. Futhermore, we will take advantge of these screening mutant flies to investigate the function and machanism of KDM5 protein in the maintance of normal gut micrbiota, the relationship between dysbiosis and brain behavior. We believe that the research would provide an important theoretical basis for the pathogenesis of diseases caused by pathogens, and exploit to develop novel strategies to treat or prevent ID diseases by restoring KDM5 function and healthy microbe–host interactions.
肠道微生态紊乱与多种疾病的发生发展过程密切相关。近年来,很多参与到调节肠道微生态过程中的重要宿主蛋白被发现。KDM5家族蛋白是重要的激活或抑制基因表达的染色体蛋白,参与了多种生物学过程的调控。该蛋白的失调与人类癌症发生,神经系统的智能和认知障碍密切相关,然而在肠道免疫方面的功能还未见报道。我们在前期研究中发现,KDM5蛋白功能失活的突变体果蝇肠道菌群紊乱,肠上皮细胞不能正常增殖分化。临床研究表明智能障碍和自闭症患者肠道免疫异常,菌群失调。并且该类患者KDM5蛋白家族频繁出现基因突变情况。因此本项目将在此基础上,利用CRISPR-Cas9技术构建与病人突变位点保守的突变体果蝇,采用高通量测序技术,无菌和感染动物模型以及行为分析等分子生物学技术揭示KDM5蛋白在肠道微生态的作用机理和功能,从而为由病原体引起的疾病发病机理提供重要的理论基础,也为人类治疗该疾病提供研究基础,防治和治疗依据。

结项摘要

KDM5家族蛋白是一类去组蛋白甲基化酶,它参与基因的表观遗传调控过程。此前有研究表明,在智力障碍以及孤独症患者中,存在KDM5家族蛋白(KDM5A/KDM5B/KDM5C)的基因突变以及功能的丧失。在本研究中,我们已模式生物果蝇为模型探讨KDM5如何调控ID和ASD发生发展的。研究发现KDM5功能丧失会导致肠屏障功能受损和与肠道微生态失调,同时出现社交行为异常的现象。 通过给予抗生素或益生菌(植物乳杆菌L168)能够部分挽救因KDM5蛋白功能缺失而导致的果蝇的社交行为紊乱、寿命缩短、以及细胞表型产生的变化。从分子层面,本研究发现KDM5通过其去甲基化酶的活性,能够调节“免疫缺陷信号通路(immune deficiency signaling,IMD)”组成基因的表达,从而影响了体内共生菌的稳态平衡。肠道菌群结构的紊乱则影响了神经递质5-HT的代谢,从而影响了个体的社会性行为。本研究详细解读和分析了KDM5在肠道-微生物群-大脑轴中的作用和机制,这项研究成果将拓展人们对孤独症诱发因素的认识,也为孤独症的诊疗提供了新的线索。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Gene variations in autism spectrum disorder are associated with alteration of gut microbiota, metabolites and cytokines.
自闭症谱系障碍的基因变异与肠道微生物群、代谢物和细胞因子的改变有关
  • DOI:
    10.1080/19490976.2020.1854967
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Gut microbes
  • 影响因子:
    12.2
  • 作者:
    Liu Z;Mao X;Dan Z;Pei Y;Xu R;Guo M;Liu K;Zhang F;Chen J;Su C;Zhuang Y;Tang J;Xia Y;Qin L;Hu Z;Liu X
  • 通讯作者:
    Liu X
Altered gut microbial profile is associated with abnormal metabolism activity of Autism Spectrum Disorder
肠道微生物特征的改变与自闭症谱系障碍的异常代谢活动有关
  • DOI:
    10.1080/19490976.2020.1747329
  • 发表时间:
    2020-04-23
  • 期刊:
    GUT MICROBES
  • 影响因子:
    12.2
  • 作者:
    Dan, Zhou;Mao, Xuhua;Liu, Xingyin
  • 通讯作者:
    Liu, Xingyin
Drosophila Histone Demethylase KDM5 Regulates Social Behavior through Immune Control and Gut Microbiota Maintenance
果蝇组蛋白去甲基化酶 KDM5 通过免疫控制和肠道微生物群维护调节社会行为
  • DOI:
    10.1016/j.chom.2019.02.003
  • 发表时间:
    2019-04-10
  • 期刊:
    CELL HOST & MICROBE
  • 影响因子:
    30.3
  • 作者:
    Chen, Kun;Luan, Xiaoting;Liu, Xingyin
  • 通讯作者:
    Liu, Xingyin
Novel Regulatory Roles of Wnt1 in Infection-Associated Colorectal Cancer.
Wnt1 在感染相关结直肠癌中的新调节作用
  • DOI:
    10.1016/j.neo.2018.03.001
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Neoplasia (New York, N.Y.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang J;Lu R;Fu X;Dan Z;Zhang YG;Chang X;Liu Q;Xia Y;Liu X;Sun J
  • 通讯作者:
    Sun J
Alteration in gut microbiota associated with hepatitis B and non-hepatitis virus related hepatocellular carcinoma
与乙型肝炎和非肝炎病毒相关的肝细胞癌相关的肠道微生物群的改变
  • DOI:
    10.1186/s13099-018-0281-6
  • 发表时间:
    2019-01-18
  • 期刊:
    GUT PATHOGENS
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Liu, Qisha;Li, Fan;Liu, Xingyin
  • 通讯作者:
    Liu, Xingyin

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其他文献

筛选冠突伪尾柱虫有小核细胞系和
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  • 通讯作者:
    金立培
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  • 期刊:
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  • 作者:
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    动物学杂志,2004,39(5):44-47.
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    刘星吟;陈琳;金立培
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    金立培
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    动物学研究
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  • 作者:
    涂建祥;金立培;金华中;刘星吟
  • 通讯作者:
    刘星吟

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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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