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環境脅迫

  環境脅迫

環境脅迫案例展示

案例分析一 (團隊成員發表)

微生物的定植對腸道早期免疫和代謝相關基因DNA甲基化的影響

Early microbial colonization affects DNA methylation of genes related to intestinal immunity and metabolism in preterm pigs. DNA Res. 2018 Jan 19.(IF=5.415)

一、研究背景

表觀遺傳學調控可能在介導微生物-宿主相互作用,以及出生后腸道基因表達對細菌定植的適應性中發揮著重要作用,在早產兒的腸道中表現可能更為突出,因為未成熟的小腸對細菌的入侵尤為敏感。在本研究中,我們以早產幼豬為模型,比較了正常(CON) 和口服抗生素處理過的(AB)早產豬的腸道DNA甲基化和微生物菌群的差別,以探究腸道早期微生物的定植如何通過表觀機制對早產兒的短期和長期的腸道健康的重要作用。

二、研究方法

1、取材:三頭母豬產的14頭早產豬的全腸組織

對照組:CON group, n=7

抗生素處理組:AB group, n=7

2、測序:簡化基因組甲基化測序(RRBS)

         微生物16S測序

3、驗證:高通量BSP:差異甲基化基因

RTq-PCR: 基因表達差異

4、功能:

三、研究結果

1) 抗生素處理減少了腸道細菌密度以及多樣性(~100),但提高了對壞死性腸結腸炎(NEC)的抵抗力;

2) 抗生素處理改變了腸道組織DNA甲基化修飾的水平;

3) 與先天免疫應答、吞噬、內皮穩態和組織代謝等相關基因(CPN1C3LBPHIF1AMicroRNA-126PTPRE)DNA甲基化和表達存在顯著的差異,而且這種差異早在NEC病變之前就已形成。

四、研究結論

新生的未成熟小腸DNA甲基化的改變受到了腸內細菌定植的影響,這種有賴腸道菌群的表觀遺傳修飾參與調控腸道免疫、血管完整性和營養代謝,可能對早產兒的短期和長期的腸道健康至關重要。


圖1. 菌群在腸道內的定植對DNA甲基化的影響                        圖2. 甲基化組和蛋白組網路分析                                                                          圖3. 缺氧與血管功能相關基因的表達

 

案例分析二

高溫引起的甲基化改變影響花粉敗育和花藥不成熟

Disrupted Genome Methylation in Response to High Temperature Has Distinct Affects on Microspore Abortion and Anther Indehiscence. Plant Cell. 2018;30(7):1387-1403.(IF=8.228)

一、研究背景

高溫脅迫誘導雄性不育,導致作物減產。DNA甲基化調節了一系列與植物發育和應激反應有關的過程,但其在高溫下雄性不育中的作用仍不清楚。在這里,研究者通過WGBS研究了高溫和常溫條件下棉花花藥DNA甲基化水平,以探討高溫條件下DNA甲基化在雄性生育中的調節作用。

二、研究方法

1、取材:棉株耐高溫株(84021)和高溫敏感株(H05)

2、測序:全基因組甲基化測序(WGBS)

         轉錄組測序(RNA-Seq)

Small RNA測序

3、驗證:RTq-PCR: 基因表達

4、功能:

三、研究結果

1) 高溫誘導整體DNA甲基化的改變,特別是CHH甲基化;

2) siRNA表達水平變化與DNA甲基化水平顯著相關;

3) 抑制DNA甲基化導致高溫敏感系花粉不育,但不影響花藥壁的正常開裂;

4) 轉錄組分析表明,在高溫下糖和活性氧代謝途徑中的基因表達在花藥中有顯著的調節,表明高溫通過破壞DNA甲基化來擾亂糖和活性氧代謝,導致小孢子不育。

四、研究結論

本研究為利用表觀遺傳技術培育耐高溫品種開辟了一條途徑。

 

    


圖1. 高溫脅迫下花藥發育過程中的雄性生殖表型和DNA甲基化模式            圖2. RdDM參與調節高溫下CHH甲基化                                圖3. RdDM影響編碼基因啟動子和下游區域的甲基化修飾

 

                  

圖4. 抑制DNA甲基化可以誘導孢子不育,但不影響花藥的開裂圖             5. 高溫誘導的DNA甲基化與糖代謝改變有關圖                     6. 抑制DNA甲基化引起花藥中過多的活性氧生成



圖7. 高溫誘導的DNA甲基化改變對內皮細胞的不持久性有輕微影響


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