Uncovering how transcription and chromatin 3D structure impact one another during cellular activation
揭示转录和染色质 3D 结构在细胞激活过程中如何相互影响
基本信息
- 批准号:10389952
- 负责人:
- 金额:$ 3.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-16 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAcuteAddressAffectAreaBinding SitesBiomedical ResearchCell NucleusCellsChromatinChromatin LoopCommunicationConsensusDNADNA PackagingDataDissociationDistalEnhancersEtiologyGene ActivationGene ExpressionGene Expression ProfileGenesGenetic Enhancer ElementGenetic ModelsGenetic TranscriptionGenomeHeat-Shock ResponseInfectionInfluenza A virusInterferon-betaLigandsMeasurementMeasuresMediatingMinorPlayPoly I-CProcessProcessed GenesRNA Polymerase IIReagentRegulationRegulatory ElementReportingRoleStimulusStructureTLR3 geneTechniquesTestingTranscription ElongationTranscription InitiationTranscriptional ActivationTranscriptional RegulationVirus Diseasesbasecell typecohesingene inductiongene repressiongenome-wideimprovedinducible gene expressioninhibitor/antagonistprogramspromoterrecruitresponsetemporal measurementthree dimensional structure
项目摘要
Summary (original application):
The 3D organization of chromatin within the nucleus is thought to play an important role in regulating gene
expression. It is often assumed that promoters, enhancers, and other critical regulatory elements exert
influence by forming loops in DNA that bring key regulatory elements into close spatial proximity. However,
recent studies have shown that DNA loops may have a relatively minor impact on gene expression,
challenging the generality of this paradigm. In fact, most studies that investigate the relationship between gene
expression and genome 3D structure rely on correlated measurements and usually lack direct evidence that
spatial DNA interactions have an impact on gene expression. In contrast, we have recently discovered that
transcription elongation can directly impact genome 3D structure by displacing the ring-like molecule cohesin
from chromatin, leading to the loss of DNA loops. Our findings and other reports suggest that we lack an
adequate understanding of how chromatin looping is involved in the execution of gene expression programs. A
more detailed view of how genome 3D structure and transcription regulate one another is essential to interpret
how regulatory programs are encoded in the genome, and has important consequences for studying genome
function in nearly all areas of biomedical research. This proposal leverages recently developed reagents and
sensitive profiling techniques to investigate how genome 3D structure impacts transcription and, reciprocally,
how transcription impacts genome 3D structure in response to strong transcriptional stimuli. By profiling
nascent transcription initiation (csRNA-seq), we will systematically characterize how loss of chromatin looping
impacts inducible transcription at both promoter and enhancer elements and examine how perturbation of 3D
structure impacts the functional communication between distal regulatory elements and their target genes. This
proposal will also explore how transcriptional activation itself may regulate chromatin loop formation or
dissociation. These studies will reveal how chromatin 3D structure and transcription influence each other and
will help improve the interpretation of regulatory programs encoded in the genome.
摘要(原始申请):
细胞核内染色质的 3D 组织被认为在基因调节中发挥着重要作用
表达。通常认为启动子、增强子和其他关键调控元件发挥作用
通过在 DNA 中形成环,使关键调控元件在空间上紧密相连来产生影响。然而,
最近的研究表明 DNA 环可能对基因表达的影响相对较小,
挑战这种范式的普遍性。事实上,大多数调查基因之间关系的研究
表达和基因组 3D 结构依赖于相关测量,通常缺乏直接证据表明
空间 DNA 相互作用对基因表达产生影响。相比之下,我们最近发现
转录延伸可以通过取代环状分子粘连蛋白来直接影响基因组 3D 结构
染色质,导致 DNA 环丢失。我们的研究结果和其他报告表明我们缺乏
充分了解染色质循环如何参与基因表达程序的执行。一个
更详细地了解基因组 3D 结构和转录如何相互调节对于解释至关重要
调控程序如何在基因组中编码,并对基因组研究产生重要影响
几乎在生物医学研究的所有领域发挥作用。该提案利用了最近开发的试剂和
敏感的分析技术来研究基因组 3D 结构如何影响转录,并且反过来,
转录如何影响基因组 3D 结构以响应强转录刺激。通过分析
新生转录起始 (csRNA-seq),我们将系统地描述染色质环丢失是如何发生的
影响启动子和增强子元件的诱导转录,并检查 3D 的扰动如何
结构影响远端调控元件与其靶基因之间的功能通讯。这
该提案还将探讨转录激活本身如何调节染色质环的形成或
解离。这些研究将揭示染色质 3D 结构和转录如何相互影响以及
将有助于改善对基因组中编码的调控程序的解释。
项目成果
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专著数量(0)
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