拟南芥与水稻中组蛋白甲基化识别蛋白的结构与功能研究的任务书.docx

拟南芥与水稻中组蛋白甲基化识别蛋白的结构与功能研究的任务书
任务书
一、研究背景
组蛋白是真核生物染色体的主要组成成分之一，其包含核小体核心颗粒和染色质纤维。组蛋白的调控直接影响着基因的表达和染色体修饰。组蛋白的多样性和复杂性很大程度上是由其可调制性质所决定的，而这种可调制性主要就是通过蛋白质修饰方式实现的。甲基化是组蛋白修饰中的一种常见方式，其在转录调节、重复序列的沉默、异染色质形成等生物学过程中发挥着至关重要的作用。组蛋白甲基化识别蛋白（chromodomains-containingproteins，ChDs）是甲基化识别领域中主要的抑制剂，并且在神经元再生、肿瘤发生调节及其他许多细胞过程中发挥着重要的作用。
拟南芥与水稻是多年来重要的模式植物，其基因功能作为其他植物的参考已被广泛采用。拟南芥的全基因组测序已经完成，其中的组蛋白几乎都经过了甲基化修饰。水稻的基因组结构相对简单，其基因组数据的获得也比较完整，同样也成为重要的模式植物。
二、研究目标
本项目旨在探究拟南芥和水稻中的组蛋白甲基化识别蛋白的结构和功能，包括以下几个方面：
1.确定拟南芥和水稻中的组蛋白甲基化识别蛋白家族及其结构和特点。
2.探究组蛋白甲基化识别蛋白物种特异性的变化规律，比较不同物种间的异同。
3.分析拟南芥和水稻中组蛋白甲基化识别蛋白的功能和表达调控机制。
4.探索组蛋白甲基化识别蛋白在拟南芥和水稻的生长发育和逆境响应过程中的作用。
三、研究内容
1.研究方法的建立。
（1）收集文献，了解国内外甲基化识别领域的最新进展。
（2）确定实验方案，包括组蛋白甲基化识别蛋白的寡肽诱导、重组表达、纯化及晶体结构解析等多种实验方法。
2.ChDs的结构和特点分析。
（1）基于合适的模板进行蛋白的3D结构预测。
（2）对拟南芥和水稻中的组蛋白甲基化识别蛋白家族进行全基因组分析和系统进化分析。
（3）通过异构体构建等策略分析不同成员之间的结构差异及特点。
3.ChDs的物种特异性变化规律。
（1）耦合全基因组测序和ChIP测序分析组蛋白甲基化识别蛋白在不同物种中的登记分布情况。
（2）比较成员间的表达特征、物种特异性差异及在实验材料处理后的响应情况。
4.ChDs的功能和表达调控机制。
（1）通过基因克隆和表达分析组蛋白甲基化识别蛋白在拟南芥和水稻中的转录调控。
（2）荧光素酶报告基因检测ChDs在拟南芥和水稻中的表达时间和空间特点并与甲基化情况等进行分析。
（3）运用CRISPR/Cas9技术对这些关键基因进行敲除或稳定表达，生长发育和环境逆境响应中相关生理指标检测分析等。
四、研究意义
ChDs是代表性的甲基化识别蛋白，在组蛋白修饰调节和基因表达调控中发挥重要作用。了解其在拟南芥和水稻中的结构差异和物种特异性规律，分析其功能和表达调控机制具有重大的理论研究和应用价值，也能够进一步完善我们对植物系统发生与进化的认识。对于人类的健康和环境保护也有一定的意义。