心肺微环境的表观遗传调控与疾病防治

人体胸腔具有两个重要器官——心脏和肺脏,二者紧密联系,构成了一个完整的功能体.但两个器官分属循环系统和呼吸系统,长期以来独立研究,难以解决肺源性心脏病等重大临床难题.项目创新性提出心肺整合研究,选择心肺共同的微环境为突破口,形成微环境改变-细胞表型转化-组织功能重构科学假说,从分子机制、创新技术、靶向治疗等3个...     

造血干细胞重编程的探索与进展

随着临床血液需求不断增长,血制品供不应求的现象愈发严重,特别是可供临床治疗性移植的造血干细胞(HSC)尤为缺乏。然而,供者来源的缺乏一直是制约其应用发展的主要瓶颈。随着体细胞重编程与转分化研究的兴起和稳步发展,体外造血干细胞的获得成为可能,为临床治疗带来新的希望。然而,体外获得临床治疗级的造血干细胞尚面临严峻挑战,虽然诱导多能干细胞体外定向分化及体细胞转分化获得的造血干细胞已获得了可喜的进步,但其尚未在体内获得造血重建。因此,对造血干细胞的研究任重而道远,加深对造血干细胞的认识,积极创新体外获得造血干细胞的途径和方法,有可能为患者提供新的治疗手段。     

非编码RNA对干细胞命运的调控及其分子机制

干细胞研究的发展为人类重大疾病的治疗提供了新的途径和希望。已知多种调控因子影响干细胞的功能和应用,探讨干细胞增殖分化调控机理的基础理论研究将大大推进干细胞的临床应用。近年来,研究发现非编码RNA分子能够调控干细胞的功能。为此,2011年国家重大科学研究计划设立重大科学问题导向项目——非编码RNA对干细胞命运调控的机制研究。在该项目的资助下,项目组在非编码RNA对干细胞命运的调控机理研究方面取得一批原创性的研究成果。本文总结了项目组取得的突破性研究进展及存在的问题和未来的发展方向。     

畜禽肌肉和脂肪发育的分子调控机制研究

猪和鸡的生产在我国畜牧生产中占有70%以上的比例，是我国畜牧业的主体。作为动物机体的主要组织，肌肉和脂肪发育机制的研究，直接为我国畜牧业科学生产提供理论支撑。项目研究的总体思路与目标是：在组织、细胞、分子水平，对具有明显不同发育特征的品种、品系间进行系统的比较研究，挖掘不同猪、鸡动物品种、品系，肌肉和脂肪发育的细胞与分子基础，同时筛选出重点研究的遗传与表观遗传学调控途径；组合现代细胞与分子生物学实验研究技术，研究筛选的重要基因作用与信号通路，取得对动物组织发育调控机制的新理论知识。     

昼夜节律生物钟分子调控机制的研究进展

在中枢核团、外周细胞、整体行为、细胞信使和基因表达等不同水平上,较系统地开展了对生物钟的结构和功能的解析工作,继而深入探讨生物节律的内在控时机理。主要内容是（1）采用电生理、行为测定、形态学观察、生化检测和cAMP／cGMP及其相关酶分子昼夜活性测定等多种方法,探讨了中缝背核（DR）对视交叉上核（SCN）昼夜节律的调节机制。（2）围绕中枢核心钟组织SCN和松果体（PG）,观察了PG释放的第一信使褪黑素（MT）,作用SCN上不同MT受体亚型→调制SCN昼夜节律性放电、引起SCN中第二信使cAMP、cGMP、Ca^2＋和核内第三信使c-fos改变,检测各个信使昼夜节律性含量变化及其代谢调控的生物节律;探讨SCN和PG在昼夜活动度、体温调节功能上的差异;同时将cAMP／cGMP的周期性变化与细胞分裂的昼夜节律相联系,通过多种节律间的参数关系和位相性调控比较,在细胞水平上解析生物节律性活动的振荡特征、SON与PG间的跨膜信号转导及其对昼夜节律的调控机制。（3）研究昼夜模型动物中枢核团（SCN、PG）和外周血淋巴细胞的核心钟基因、钟相关基因和钟控基因在昼夜节律调控中的作用,明确在中枢生物钟系统中,SCN和PG的昼夜基因表达特征及其相互关系。同时,通过筛选和鉴定钟基因下游的目的基因,寻找中枢和外周组织中能够特征性表达或者共表达的钟控基因,从而为在分子水平上阐明中枢和外周昼夜节律生物钟间的机制性联系,提供实验依据。     

神经元发育与退行性病变的分子细胞遗传机制

神经精神疾病的防治是全球所面临的重大科学问题。而多数神经精神疾病都与神经细胞的发生发育异常和退变有关。深入研究神经细胞发育及退变的分子机制,将有助于我们理解神经精神疾病的发病病理过程,并为这些疾病的防治以及新药的开发奠定重要基础。     

主要新污染物诱导神经发育重编程的效应与机制

新污染物种类繁多,且具有生物累积性、危害隐蔽性和环境持久性等特征,但目前对其健康风险的认识不足。基于此,归纳了邻苯二甲酸酯、二苯甲酮和新烟碱3类主要新污染物生命早期暴露对神经发育的影响与潜在机制。同时,在单细胞时空多组学技术蓬勃发展的背景下,对新污染物诱导神经发育重编程的效应与机制研究提出建议,以期为全面评估环境污染物的健康风险和精准识别疾病起源提供更加科学的参考。     

油菜素类固醇调控棉花纤维产量和品质形成的分子机制与分子改良研究

油菜素类固醇（Brassinosteroids,BRs）是一类新型的植物激素,在植物生长发育的很多方面具有重要作用,已广泛应用于农业生产。本课题通过克隆棉花BRs生物合成与信号传导基因及其5’-上游调控序列,构建目标基因的植物表达载体和启动子分析表达载体,并进行棉花的遗传转化。一方面利用转基因棉花,系统地分析目标基因在BRs合成和信号传导中的作用以及在棉纤维生长发育中的功能,研究BRs种类和含量的变化导致其它植物激素水平的变化及其生物合成和信号传导基因的表达变化,并分析纤维产量和品质发生变化的转基因纤维发育过程中纤维素合成酶、     

iPS细胞基因组稳定性调控的分子机制

诱导多能干细胞(iPS细胞)在再生医学与个体化治疗中有着巨大的优势和潜力,但iPS细胞的基因组稳定性较低带来的致瘤性等潜在风险阻碍了其临床应用。在2012年国家重大科学研究计划"iPS细胞重编程过程中染色体稳定性调控的机制研究"项目资助下,我们围绕"iPS重编程中染色体稳定性的分子调控机制是什么?"这一科学问题,取得了一系列原创性的研究成果,为发展提高iPS细胞基因组稳定性以及其质量的方法奠定了理论基础。本文总结了项目的研究背景,取得的研究进展和今后的发展方向。     

非呼吸跃变型果实成熟调控的分子机制

该课题是国家重点基础研究发展计划（973）项目“农业生物优良性状形成及抗病机制研究”的课题之一。果品生产在发展农业经济、促进农民增收和增进人们健康等方面发挥着至关重要的作用。然而,在生产、运输和流通过程中,果实因成熟得不到控制而腐烂变质,每年给我国果品生产造成了很大的经济损失。因此,果实成熟研究十分重要,已引起国内外学者的普遍关注和重视。     

神经电活动稳态调控抑制性突触传递的分子机制

发育中的神经网络需要兼顾生长与稳定这两种相辅相成的需求.稳态可塑性可通过调节兴奋性或抑制性突触传递从而维持神经网络的稳定.已报道的关于稳态可塑性机制方面的研究主要集中在其对兴奋性突触传递的影响,很少关注其对抑制性突触的调控.运用体外培养的原代海马神经元,本项研究发现了持续增强神经元电活动4小时能够诱导抑制性突触传递的稳...     

妊娠建立和维持的分子机制

国家重大科学研究计划项目"妊娠建立和维持的分子机制研究"实施近5年来,围绕"胚胎与母体相互作用决定妊娠结局的分子机制是什么?"这一核心科学问题,以"胚胎着床决定妊娠结局"这一全新理念为主线,在已有工作的基础上,利用多种转基因、组织特异性基因敲除小鼠模型和我国丰富的人类临床资源,集成和运用组学、遗传/表观遗传学、细胞/分子生物学等传统和新兴技术,在囊胚获得着床能力的分子基础、胚胎着床和子宫内膜—蜕膜转化的分子调节机制、胎盘发育与妊娠维持的调控、妊娠维持的免疫调节机制以及先兆子痫等妊娠疾病的发生机制等方面取得了重要进展,为我国胚胎着床和胎盘发育研究奠定了科学基础,为解决关键技术问题做出了贡献。本文对该项目的研究思路与主要研究成果做一介绍。     

调控染色质高级结构的蛋白质机器的系统鉴定与机制研究

染色质高级结构及功能研究是当前生命科学领域的国际前沿热点。染色质高级结构决定了基因的正确表达,其异常通常伴随着发育畸形和癌症发生。迄今为止,染色质高级结构如何建立和维持、如何行使功能、其动态变化及其与基因、细胞功能的关系尚不清楚。本项目整合团队在染色质高级结构蛋白质机器的功能基因组学、染色质高级结构蛋白质机器的功能动态调控以及染色质高级结构蛋白质机器的结构与组装方面的优势,围绕"染色质高级结构的调控及功能"这一关键科学问题,从3个角度深入研究拓扑相关结构域的形成与功能相关的蛋白质机器,包括调控染色质高级结构蛋白质机器的系统鉴定、单细胞和全基因组水平上染色质高级结构动态调控的机理研究、染色质高级结构对基因和细胞功能调控的结构基础和分子机制。     

理冲汤调控血管生成微环境抑制子宫肌瘤的分子机制

子宫肌瘤(uterine leiomyoma)是女性生殖系统最常见的良性肿瘤,育龄期妇女发病率较高.针对子宫肌瘤正虚血瘀的基本病机,研究选用具有扶正祛瘀功效的方药"理冲汤",对其调控血管生成微环境抑制子宫肌瘤的分子机制进行深入研究,进而指导子宫肌瘤的临床治疗.     

高活性半导体光催化材料异质界面结构调控与电荷分离机制

随着人们对资源环境问题的持续关注,"碳达峰、碳中和"已经成为当前经济社会工作的重点任务.发展高活性光电催化材料是利用太阳能的一种潜在途径,然而提高太阳能转换效率方面仍然面临着诸多挑战.其中光生电荷的分离是制约太阳能转换效率的关键因素.从微纳米尺度对光催化剂中电荷分离的深入理解是提高电荷分离效率和太阳能转换效率的关键,也...     

单分子电子输运性质的设计与调控

本研究通过实验结合理论研究,展示了如何利用一系列巧妙的设计与精确的控制,实现对吸附在Cu(100)表面的单个三聚氰胺分子疏运性质的有效调控。室温下三聚氰胺分子吸附到Cu(100)表面时会与表面反应脱去两个氢原子,从而与表面铜原子成键形成与表面垂直的吸附构型。分子的输运曲线表现为正负电压下对称的特征。通过扫描探针对其操控诱导了三聚氰胺分子的异构化,其电子输运特性显示出明显的整流效应。扫描探针注入的非弹性隧穿电子可以进一步诱导其顶端N-H键的可逆转动,引起电流在低电导和高电导间转换,实现了单分子机械开关效应。从而在单个分子结构上既实现整流效应又实现机械开关效应,实现了在单个分子上的双功能集成。     

造血干细胞发生、动员、扩增及内外调控机制研究的新进展

造血干细胞(HSC)是发现最早、在临床中广泛应用并一直起着范式作用的一类重要的成体组织干细胞。HSC研究被认为是整个干细胞生物学和再生医学的主要奠基学科之一。"十二五"期间国家重大科学研究计划(973计划)在干细胞领域设立了"HSC维持、衰老与再生的调控机制"的项目。项目组在过去的5年时间里建立了小鼠及人HSC研究的重要平台,并借此开展了有效的合作研究,取得了一系列创新性成果。本文围绕项目组的主要研究内容,从领域的研究背景、重要工作进展及其研究意义等进行简要综述。希望有助于学界和公众更好地理解HSC正常生物学功能及其在疾病中的重要作用。     

水稻对亲本竞争和有害生物适应性的分子基础

水稻是世界上重要的粮食作物和研究的模式植物之一,在悠久的进化和驯化过程中,水稻需要适应多种生物因素和非生物因素的影响,其中生物因素主要包括自身的亲本竞争以及外源有害生物的影响.从2005年起,项目组在国家自然科学基金和贵州省科学技术基金等项目支持下,针对水稻对亲本竞争和对有害生物适应性的科学问题,长期开展水稻印记基因在...     

精原细胞向生殖干细胞和生殖细胞转化的机制研究

生殖干细胞是生殖细胞发育的早期阶段。生殖干细胞是一类特殊类型的成体干细胞,它不但具有干细胞的特性,还具有传递遗传信息的能力。本项目以阐明精原干细胞转换体系为中心,以研究精原干细胞向雌性生殖干细胞转换的机制为主线,揭示其复杂机制和探索其在性分化异常相关疾病机理研究中的应用。基于这一主线,我们首先根据前期研究结果建立了精原干细胞向雌性生殖干细胞体外转化体系,根据这一结果和技术平台以及前期研究已建立的体内转换小鼠模型,从表观遗传学、细胞代谢和细胞器重塑等角度揭示了精原干细胞向雌性生殖干细胞转化的机制。另一方面,利用已建立的体内转换小鼠模型和已建立的性分化异常疾病资源库和家系库等揭示了性分化异常及相关疾病发生机制。项目的实施为性分化异常相关疾病的防治提供理论依据和技术平台,为人类优生和出生缺陷的防治奠定基础。     

聋病发生的分子机制与防控预警机制研究

1立项背景耳聋是最常见的致残性疾病之一。2006年底第二次残疾人抽样调查结果显示,我国现有听力残疾者2780万人,占残疾人总数的34％。7岁以下聋哑儿童高达80万人,并以每年3万聋儿的速度在持续增长。