通过转基因小鼠模型在转录组和代谢组水平上解析GLUD2基因在人类认知功能进化过程中的调控机制

基本信息
批准号:31401065
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:国颂
学科分类:
依托单位:中国科学院上海营养与健康研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:江希,李倩,余谦慧
关键词:
比较生物学代谢组GLUD2基因转录组前额叶皮层
结项摘要

The brain is the most complex organ in the human body with the big brain volume and the high cognitive ability, but the molecular mechanism that led to such a high level of cognitive ability is unclear. The results show that GLUD2 originated by retroposition from GLUD1 in the hominoid ancestor less than 23 million years ago. It was suggested that the appearance of this new gene was probably beneficial to the evolution of the glutamate or energy metabolism of the hominoid brain and the cognitive ability. Although considerable progress has been made in the past two decade, for example, localization, structure and function of encoded isoenzyme, many issues related to this interesting protein remain unanswered. We still do not know to what extent GLUD2 is involved in nervous system and cognitive ability. In this project we propose to approach this question by conducting a comprehensive genome-wide study at transcriptome and metabolome level on GLUD2 transgenic mice brain. In parallel, we will determine the differentially expressed gene by comparing to the developmental time-series data collected in brains of transgenic and wild-type mice. The resulting data will allow us to identify causative evolutionary events through comparative analysis on human-rhesus brain data which was published previously. Finally, use of metabolome measurements collected in the same samples will allow us to assess functional consequences of observed regulatory network. Taken together, these results may lead us to understand the important biological function of GLUD2 and to understand evolutionary events leading to emergence of human-specific cognitive phenotype.

人类脑容量的增加和认知能力的提高是进化过程中最突出的生物特征,但是导致人类具有这种能力的遗传学机制尚不清楚。GLUD2是谷氨酸脱氢酶的两种同工酶之一,在人和猿类的脑中特异表达。约在两千多万年前,GLUD1通过随机突变和定向选择产生GLUD2。GLUD2的出现有可能加速了大脑认知能力的巨大飞跃。尽管对GLUD2从分子生物学和进化生物学上已有一定的研究,但一直缺乏系统全面的分子机理研究。本项目利用野生型和GLUD2转基因小鼠为材料,通过RNA-Seq测序技术和GC-MS/CE-MS质谱技术,对整个发育阶段的小鼠大脑进行转录组和代谢组全面测量。进而利用比较生物学方法,结合已有的人和恒河猴大脑基因表达数据,系统分析GLUD2在两种不同基因型小鼠大脑中的功能差异,找到关键调控机制以及代谢通路,以探索GLUD2在人脑中的重要生物学功能,并为最终阐明人类大脑功能演化与高级认知能力的调控机制提供依据。

项目摘要

人类脑容量的增加和认知能力的提高是进化过程中最突出的生物特征,但是导致人类具有这种能力的遗传学机制尚不清楚。GLUD2是谷氨酸脱氢酶的两种同工酶之一,在人和猿类的脑中特异表达。约在两千多万年前,GLUD1通过随机突变和定向选择产生GLUD2。GLUD2 的出现有可能加速了大脑认知能力的巨大飞跃。尽管对GLUD2从分子生物学和进化生物学上已有一定的研究,但一直缺乏系统全面的分子机理研究。本项目利用野生型和GLUD2转 基因小鼠为材料,通过RNA-Seq测序技术和GC-MS/CE-MS质谱技术,对整个发育阶段的小鼠大脑进行转录组和代谢组全面测量。进而利用比较生物学方法,结合已有的人和恒河猴大脑基因表达数据,系统分析GLUD2在两种不同基因型小鼠大脑中的功能差异,发现GLUD2的代谢效应集中在三羧酸循环上,表明了在大脑早期发育中GLUD2具有调节能量和碳代谢的特殊作用,并且GLUD2在基因表达和代谢物浓度上的效应在早期发育阶段中是最明显的,揭示了GLUD2在分子水平特别是脂质合成中对人脑功能的影响,以及其在人脑功能演化以及认知能力进化中所扮演的角色。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
3

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
4

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

DOI:10.7685/jnau.201807013
发表时间:2019
5

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20200115
发表时间:2020

国颂的其他基金

相似国自然基金

1

组学大数据解析植物演化过程中代谢组进化规律和种群特异代谢调控

批准号:31900470
批准年份:2019
负责人:吴雪婷
学科分类:C0609
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

倍增基因在人类群体水平上的功能进化模式研究

批准号:31301034
批准年份:2013
负责人:邹央云
学科分类:C0607
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于月月粉转录组测序的RcEGS和RcAAT基因在花香代谢途径上的功能研究

批准号:31360492
批准年份:2013
负责人:晏慧君
学科分类:C1507
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
4

转录组学和代谢组学关联解析马铃薯块茎类黄酮生物合成的调控机制

批准号:31860398
批准年份:2018
负责人:刘玉汇
学科分类:C1307
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目