【文章內(nèi)容簡介】 究，而對在豬和雞的肌肉與脂肪發(fā)育過程中，各種調(diào)控基因與調(diào)控因子產(chǎn)生 “程序化 ”作用的過程及其分子機(jī)制尚不清楚，對 局部微環(huán)境中各種信號分子產(chǎn)生作用 的信號通路與分子機(jī)制亦有待闡明 ，對 基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的表觀遺傳學(xué)研究十分缺乏。本項(xiàng)目在前期基礎(chǔ)上，對在肌肉和脂肪細(xì)胞分化過程中，外周信號分子調(diào)控信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、表觀遺傳和功能基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)展開系統(tǒng)深入的研究，在研究內(nèi)容及關(guān)鍵問題的選擇上有明顯創(chuàng)新。 目前對肌肉與脂肪發(fā)育及其調(diào)控機(jī)理的認(rèn)識主要來自對鼠和斑馬魚等模式實(shí)驗(yàn)動物。根據(jù)已有的報道及本項(xiàng)目組的前期研究結(jié)果，提示豬、雞肌肉與脂肪細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子及其調(diào)控機(jī)制與鼠等模式試驗(yàn)動物有所不同，豬和雞的肌肉與脂肪發(fā)育調(diào)控在一些方面可能比鼠更近似于人類。豬和雞作 為主要的家養(yǎng)動物，經(jīng)過長期馴化，已經(jīng)形成各種不同遺傳背景的經(jīng)濟(jì)品系，其肌肉和脂肪的生長發(fā)育模式形成了自然的差異。本項(xiàng)目選擇豬和雞作為實(shí)驗(yàn)動物模型，不僅可以彌補(bǔ)其它模式動物研究的許多不足，而且可以從比較生物學(xué)的角度深入探討肌肉和脂肪發(fā)育調(diào)控分子機(jī)制與進(jìn)化。這對發(fā)育生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究具有重要的理論意義，同時也將為我國優(yōu)良種質(zhì)資源的保護(hù)和開發(fā)以及肉產(chǎn)品品質(zhì)的提高提供更直接的理論依據(jù)。因此 ，本研究在研究對象的選擇上具有一定的創(chuàng)新。 隨著新的分子細(xì)胞生物學(xué)研究方法的變革和技術(shù)創(chuàng)新，功能基因組學(xué)、RNA 組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和生物信息學(xué)發(fā)展的各種研究手段，為高通量的篩選與檢測工作提供了技術(shù)保障。本項(xiàng)目在傳統(tǒng)發(fā)育生物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用蛋白質(zhì)飛行時間質(zhì)譜，染色質(zhì)免疫共沉淀芯片，核酸和蛋白質(zhì)芯片，時間分 11 辨熒光分析， RNAi 技術(shù)， miRNA 研究技術(shù)，以及病毒載體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因動物模型等先進(jìn)方法手段，解決發(fā)育生物學(xué)的基本問題，與以往單個基因的局部功能研究相比，在研究方法和研究思路上具有明顯創(chuàng)新。 （三）課題設(shè)置 課題設(shè)置的思路 骨骼肌和脂肪的發(fā)育是 DNA 遺傳基礎(chǔ)上一系列功能基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜分子事件。 生命科學(xué)的研究進(jìn)展表明，基因表達(dá)的調(diào)控在多個層面上受到多種因素的作用，從單一層面或研究單一因子的作用只能獲得有限和片面的信息，在各個水平上展開高通量平行研究是取得突破的關(guān)鍵 。本項(xiàng)目根據(jù) 骨骼肌和脂肪的發(fā)育的基本過程和基因表達(dá)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)層次 擬設(shè)置 4 個課題：（ 1）骨骼肌和脂肪干細(xì)胞的自我更新和分化的分子機(jī)制；（ 2）非編碼 RNA 在骨骼肌和脂肪組織分化過程中的分子調(diào)控機(jī)制；（ 3）骨骼肌和脂肪發(fā)育過程中功能基因與細(xì)胞代謝的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；（ 4）品系間骨骼肌和脂肪發(fā)育差異的分子遺傳學(xué)機(jī)制。 2. 課題之間的相互關(guān)聯(lián) 本項(xiàng)目 設(shè)置的 4 個課題從不同研究層次闡明骨骼肌和脂肪干細(xì)胞分化、組織生長發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制，雖然各有側(cè)重但彼此緊密關(guān)聯(lián)。其中，課題 1 所建立的細(xì)胞誘導(dǎo)分化模型以及確定的細(xì)胞分化階段的分子標(biāo)志為課題 4 研究的重要基礎(chǔ)；課題 2 有關(guān)非編碼 RNA 的研究和課題 3 中對功能基因與細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)的解析，直接解釋細(xì)胞各分化階段標(biāo)志蛋白啟動表達(dá)的分子機(jī)制，為課題 1的研究深入提供參考；課題 2 揭示的非編碼 RNA 的調(diào)控作用還是對課題 3 調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識的補(bǔ)充；課題 4 主要闡明中不同 DNA 遺傳背景動物課題 3 過程發(fā)展和機(jī)制發(fā)生的差異，進(jìn)一步深 化對其研究結(jié)果的認(rèn)識，同時課題 4 的研究又需要以課題 3 研究對細(xì)胞分化分子調(diào)控通路的認(rèn)識為基礎(chǔ)。 課題研究內(nèi)容 和目標(biāo) 12 課題 骨骼肌和脂肪干細(xì)胞的自我更新和分化的分子機(jī)制 主要研究內(nèi)容 研究骨骼肌和脂肪干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化和分子事件 研究豬、雞胚胎期肌肉和脂肪胚胎干細(xì)胞和不同來源成體干細(xì)胞的分離與鑒定方法；研究完善豬、雞肌肉和脂肪胚胎與成體干細(xì)胞的體外培養(yǎng)方法；和定向分化誘導(dǎo)方法。運(yùn)用基因表達(dá)譜芯片、熒光定量 PCR 和蛋白質(zhì)組學(xué)方法等方法分析骨骼肌和脂肪干細(xì)胞分化過程中的基因表達(dá)的特異性變化，篩選骨骼肌和脂肪干細(xì)胞分化過程中的標(biāo)志分子和功能作用基因，同時研究他們在不同品種（品系）豬、雞骨骼肌和脂肪干細(xì)胞分化過程中的表達(dá)差異。 關(guān)鍵功能基因在骨骼肌和脂肪干細(xì)胞的分化過程中的作用及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 采用 RNAi 和過表達(dá)技術(shù)確定候選基因在骨骼肌 和脂肪干細(xì)胞分化過程中的功能；采用報告基因和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控策略研究這些關(guān)鍵功能基因的作用及其作用的信號通路。研究這些基因功能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控及其遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)機(jī)制。 外周信號分子的作用及其調(diào)控關(guān)鍵功能基因的細(xì)胞信號通路 研究內(nèi)分泌、旁（自）分泌等信號分子對選定基因表達(dá)的調(diào)控作用及對表觀遺傳學(xué)修飾作用的影響；采用特定細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激動劑和阻斷劑處理，研究信號分子調(diào)控作用的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，探討信號分子之間可能存在的相互作用模式。 miRNA 雞培育（根據(jù) 評審反饋意見增列） 研究提高同源重組、抑 制隨機(jī)整合、去除冗余外源序列的轉(zhuǎn)基因雞載體技術(shù)，研究提高轉(zhuǎn)基因雞效率基因（ miRNA) 導(dǎo)入技術(shù)和 miRNA 對特定基因沉默效率控制技術(shù)，建立 miRNA 雞的培育方法。 主要研究目標(biāo) 13 建立豬、雞肌肉與脂肪胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞庫。包括不同品種（品系）和不同組織來源的干細(xì)胞。 建立豬、雞肌肉與脂肪胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞的體外培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化模型。發(fā)掘干細(xì)胞自我更新和分化過程中的分子標(biāo)志與重要功能基因 5 種以上。 闡明豬、雞骨骼肌和脂肪干細(xì)胞分化過程中 3－ 5 種關(guān)鍵基因的功能作用，及其下游信號通路。 揭示 3－ 5 種關(guān)鍵功能基因在干細(xì)胞分化中功能的表觀遺傳學(xué)控制機(jī)制，及其細(xì)胞外信號分子調(diào)控通路。 建立 miRNA 雞的培育技術(shù)與方法。 發(fā)表 SCI 論文 10 篇以上， IF5 論文 5 篇以上；申請發(fā)明專利 12 項(xiàng)；培養(yǎng)博士研究生 57 人，碩士研究生 1215 人，博士后研究人員 13 人。 承擔(dān)單位： 廈門大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 袁立 經(jīng)費(fèi)比例： 31％ 課題 非編碼 RNA 在骨骼肌和脂肪組織分化過程中的分子調(diào)控機(jī)制 主要研究內(nèi)容 肌肉和脂肪相關(guān) miRNA 的鑒定 首先建立具有品系代表性的豬、雞非編碼 RNA 文庫，鑒 定肌肉和脂肪相關(guān)miRNA 及 miRNA clusters，分別研究其在肌肉和脂肪干細(xì)胞分化過程中的表達(dá)模式，確定 miRNA 分子可能調(diào)控的靶基因。 miRNA 在脂肪和肌肉胚胎發(fā)育中的生物學(xué)功能研究 14 分析特定 miRNA 在豬和雞胚胎發(fā)育中表達(dá)的時間和部位；研究該 miRNA對體節(jié)發(fā)生和肌肉祖細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞進(jìn)一步分化的影響，從而確定一些 miRNA與骨骼肌和脂肪發(fā)育之間的關(guān)系。 miRNA 對骨骼肌和脂肪干細(xì)胞增殖、分化的調(diào)節(jié) 在體外培養(yǎng)的原代成肌細(xì)胞（ myoblast）、肌衛(wèi)星細(xì)胞（ satellite cell）、間充質(zhì)細(xì)胞和脂肪前體細(xì)胞中超表達(dá)或 Knockdown 特定 miRNA，通過形態(tài)學(xué)觀察和細(xì)胞增殖分化的標(biāo)志基因（ marker）的表達(dá)情況，探討 miRNA 對成肌細(xì)胞生物學(xué)功能的影響。 miRNA 對介導(dǎo)肌肉和脂肪系統(tǒng)發(fā)育的信號傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié) 探討在肌肉和脂肪發(fā)育中具有調(diào)控作用的 miRNA 對信號傳導(dǎo)通路的影響，建立miRNA 和蛋白質(zhì)共同介導(dǎo)的對肌肉發(fā)育調(diào)控的信號傳導(dǎo)通路。 主要研究目標(biāo) 建立我國特征品系畜禽的骨骼肌和脂肪細(xì)胞的 miRNA 文庫； 確定新發(fā)現(xiàn)的 miRNA 在肌肉、脂肪發(fā)育過程中的時空 表達(dá)譜，尤其是 miRNA在骨骼肌和脂肪發(fā)育過程中的表達(dá)譜，并闡明其對靶基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控作用； 闡明 5 種以上 miRNA 對骨骼肌和脂肪干細(xì)胞增殖、分化過程中的調(diào)控機(jī)制。 發(fā)表 SCI 文章 10 篇，其中 IF5 論文 5 篇；申請相關(guān)專利 23 項(xiàng)；培養(yǎng)博士研究生 57 人，碩士研究生 1012 人，博士后研究人員 13 人。 承擔(dān)單位： 南京大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 朱敏生 經(jīng)費(fèi)比例： 24％ 15 課題 骨骼肌和脂肪發(fā)育過程中功能基因與細(xì)胞代謝的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 主要研究內(nèi)容 骨骼肌和脂肪發(fā)育關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的鑒定 運(yùn)用表達(dá)譜芯片等 技術(shù)研究肌肉和脂肪細(xì)胞分化過程中基因表達(dá)模式的變化，同時結(jié)合生物信息學(xué)比較、基因克隆、染色體定位及過量表達(dá)等技術(shù)，對細(xì)胞分化及干