A Genetic Circuit Formed by Ribosomes
由核糖体形成的遗传回路
基本信息
- 批准号:10441541
- 负责人:
- 金额:$ 109.11万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-30 至 2025-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Amino AcidsCellsChromatinCouplingDiabetes MellitusDiseaseEukaryotaFinancial compensationGene ExpressionGene Expression RegulationGenesGeneticGenetic TranscriptionGenetic TranslationGoalsLinkMalignant NeoplasmsMediatingMessenger RNAMethodsMolecularMolecular BiologyNuclearProcessProductionProteinsRNAResearchRibosomesRouteStarvationStressTranslationsUp-Regulationdesignepigenetic regulationgenetic informationnovelnovel therapeuticsresponse
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Following transcription, mRNAs transmit the genetic information that dictates protein production. In eukaryotes,
transcription and translation occur at different timings and in distinct subcellular compartments. It is commonly
believed that these two fundamental processes are uncoupled and have little “cross-talk”. Recent evidence
suggests that translation of aberrant mRNAs leads to genetic compensation, a transcriptional response to
rapidly upregulate genes with similar functions. However, the molecular mechanisms by which cytoplasmic
translation communicates with nuclear transcription remain elusive. During the course of studying translational
control in response to amino acid starvation, we observed transcriptional upregulation of genes undergoing
stress-induced ribosome pausing. Relying on a newly developed sequencing method, Ezra-seq, we discovered
the existence of endogenous ribosome footprints. We hypothesize that these mRNA fragments serve as novel
chromatin modulators by influencing gene expression in a sequence-dependent manner. The goal of this
proposal is to characterize the genetic circuit coupling cytoplasmic translation and nuclear transcription. By
identifying and mapping chromatin-associated ribosome footprints, we will elucidate the novel type of RNA-
mediated epigenetic regulation of gene expression. We propose that the genetic circuit formed by ribosomes
contributes to genetic robustness and is a common mechanism for stress adaptation. We will also explore the
potential of designing artificial ribosome footprints to achieve controllable gene expression, revealing new
routes toward novel therapeutics. The conceptual establishment of ribosome-mediated genetic circuit is
transformative in our understanding of the central dogma in molecular biology and opens a new research
avenue towards genetic reprogramming.
项目摘要
转录后,mRNA传递决定蛋白质产生的遗传信息。在真核生物中,
转录和翻译发生在不同的时机和不同的亚细胞室中。通常是
认为这两个基本过程是未耦合的,几乎没有“串扰”。最近的证据
表明异常mRNA的翻译导致遗传补偿,对
快速上调具有相似功能的基因。但是,细胞质的分子机制
翻译与核转录交流仍然难以捉摸。在学习翻译过程中
控制氨基酸饥饿的控制,我们观察到了正在接受的基因的转录上调
应力诱导的核糖体暂停。依靠新开发的测序方法以斯拉 - 赛克,我们发现了
内源性核糖体足迹的存在。我们假设这些mRNA片段是新颖的
染色质调节剂通过以序列依赖性方式影响基因表达。目标的目标
建议是表征遗传回路偶联细胞质翻译和核转录。经过
识别和映射与染色质相关的核糖体足迹,我们将阐明新型RNA类型
基因表达的介导的表观遗传调节。我们提出核糖体形成的遗传回路
有助于遗传鲁棒性,是压力适应的常见机制。我们还将探索
设计人造核糖体足迹以实现受控基因表达的潜力,揭示了新的
新疗法的途径。核糖体介导的遗传回路的概念建立是
我们对分子生物学中心教条的理解的变革性,并开辟了一项新的研究
探索遗传重编程的途径。
项目成果
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