CRISPR-Cas9遗传学DNA片段编辑技术研究原钙粘蛋白家簇的3D基因组拓扑结构及功能

基本信息
批准号:31630039
项目类别:重点项目
资助金额:277.00
负责人:吴强
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2016
结题年份:2021
起止时间:2017-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄海燕,李伟,贾丽玲,彭莱,甲芝莲,李金环,吴勇浒,寿佳,汤元霄
关键词:
DNA片段编辑基因调控功能研究原钙粘蛋白家簇3D基因组结构
结项摘要

The applicant has had outstanding track-records working on genomic organization, expression and functional research and discovered three closely-linked mammalian protocadherin gene clusters containing about 60 genes arrayed in tandem. The protocadherin proteins are expressed at synapses in a combinatorial manner and provide enormous neuronal cell-surface diversity for synaptic connectivity in the brain. Protocadherin clusters contain a variable region with more than a dozen highly-similar exons followed by a single set of downstream constant exons, similar to that of the drug-metabolizing UGT, immunoglobulin, and T cell receptor gene clusters. My laboratory recently developed a DNA-fragment editing (including DNA fragment inversion, duplication, deletion, and modification) method using CRISPR-Cas9 system with paired sgRNAs. In conjunction with biochemical and computational methods, we found that the location and relative orientation of genome-wide CTCF-binding sites (CBSs) determine the specificity of long-distance chromatin looping interactions in mammalian genomes, suggesting that 3D genome topology can be predicted based on CTCF/Cohesin directional binding to CBSs and the controlling elements can be engineered by CRISPR-Cas9 DNA fragment editing. Finally, we found that protocadherins function in regulating dendritic development and Globus Pallidus connectivity. In this grant application, we will dissect the long-distance DNA interactions between promoters and enhancers by molecular genetics and 3C/4C/5C methods. In addition, we will investigate the signaling mechanisms by which protocadherins function in neurodevelopment in gene-targeted and modified mouse models. These studies have important implications regarding the establishment and maintenance of cell-surface codes for trillions of specific neuronal connections in the brain.

项目申请人具有20多年的基因组结构、表达和功能研究经验,首次发现了三个紧密相联的原钙粘蛋白基因簇,在哺乳动物中总共有大约六十个新基因形成串联阵列,具有可变区和恒定区基因结构,非常类似于Ugt,Ig和Tcr基因簇,所编码的多样性原钙粘蛋白以细胞“克隆特异性”形式组合表达在神经细胞突触。申请人课题组最近开发了CRISPR DNA片段编辑新技术方法,发现绝缘子结合蛋白CTCF和染色体粘联蛋白Cohesin介导的特异性DNA环化对于原钙粘蛋白细胞“克隆特异性”表达的启动子选择非常重要,阐明了原钙粘蛋白在神经元树突发育和突触连接功能,解决了长期悬而未决的增强子和绝缘子方向性问题(CELL,2015)。我们将利用课题组开发的DNA片段编辑方法并结合染色体构象捕获技术研究启动子和增强子远程交互的特异性,阐明原钙粘蛋白细胞“克隆特异性”组合表达机制,通过基因打靶和基因编辑小鼠表型分析研究原钙粘蛋白功能。

项目摘要

项目负责人曾在哺乳动物中发现了三个紧密相联的原钙粘蛋白基因簇,共有约六十个基因形成串联阵列,具有可变区和恒定区基因结构,非常类似于Ugt、Ig和Tcr基因簇,所编码的多样性原钙粘蛋白以细胞“克隆特异性”形式组合表达在神经细胞突触。项目团队最近开发了CRISPR DNA片段编辑新技术方法,发现绝缘子结合蛋白CTCF和染色体粘联蛋白Cohesin介导的特异性DNA环化对于原钙粘蛋白细胞“克隆特异性”表达的启动子选择非常重要,阐明了原钙粘蛋白在神经元树突发育和突触连接功能,解决了长期悬而未决的增强子和绝缘子方向性问题。该项目利用自主开发的DNA片段编辑方法并结合染色体构象捕获技术研究启动子和增强子远程交互的特异性,研究原钙粘蛋白细胞“克隆特异性”组合表达机制,通过基因打靶和基因编辑小鼠表型分析研究原钙粘蛋白的功能。项目揭示了染色质重排接头处特定碱基加入的规律,通过调控细胞修复系统实现了精准DNA片段编辑技术。发现了原钙粘蛋白和细胞粘附激酶通过对肌动蛋白细胞骨架的动态调控参与大脑皮层神经元的长距离迁移和神经突生长。揭示了CTCF/cohesin调控基因组的非对称性阻断机制。发现了绝缘子具有拓扑性,近端的CTCF位点与近端的CTCF位点互作,远端的CTCF位点与远端的CTCF位点互作。揭示了REST通过串联排列的锌指结构域,以反平行的方式、碱基特异性识别基因组位点,调控神经系统基因的表达。项目研究成果对于解析建立和维持人类大脑中数以万亿的特异性神经连接的细胞表面编码具有重要意义。

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

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

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
3

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018
4

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

吴强的其他基金

批准号:31470820
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61805158
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874173
批准年份:2018
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:21107069
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11101403
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372476
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81271031
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81070738
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:20873057
批准年份:2008
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:20601013
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51334005
批准年份:2013
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:61804128
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61305060
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172533
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31870548
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30873047
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51174264
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81373720
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:19804010
批准年份:1998
资助金额:13.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50374037
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:21173115
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:91640118
批准年份:2016
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:30970669
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:10604033
批准年份:2006
资助金额:32.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21404092
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50574038
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81770940
批准年份:2017
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
批准号:50874040
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:11471265
批准年份:2014
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:91519302
批准年份:2015
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31302134
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260030
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31171015
批准年份:2011
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81470641
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:71273250
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:70973117
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30400347
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21471046
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:61378018
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:30973804
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

CRISPR/Cas9遗传学DNA片段编辑技术研究CTCF结合位点的数量对基因组高级结构和转录调控的影响

批准号:31800636
批准年份:2018
负责人:李金环
学科分类:C0502
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

发展基因组超大DNA片段的连续克隆技术及应用

批准号:31770099
批准年份:2017
负责人:薛小莉
学科分类:C0104
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
3

基于数字宏基因组的病毒DNA片段群落检测及致病预警平台

批准号:61503151
批准年份:2015
负责人:侯涛
学科分类:F0304
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

麦迪霉素产生菌具强启动功能DNA片段结构的研究

批准号:39470009
批准年份:1994
负责人:王以光
学科分类:C0104
资助金额:7.00
项目类别:面上项目