The molecular characterization of sex-specific piRNA transcription and snRNA transcription in C. elegans
线虫性别特异性 piRNA 转录和 snRNA 转录的分子特征
基本信息
- 批准号:10464652
- 负责人:
- 金额:$ 4.68万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdultAgingAlzheimer&aposs DiseaseAmino Acid MotifsAmino Acid SequenceAnimal ModelAnimalsBindingBinding ProteinsBinding SitesBiogenesisCRISPR/Cas technologyCaenorhabditis elegansComplementComplexDNA BindingDNA Transposable ElementsDNA-Binding ProteinsDataDiseaseDrosophila melanogasterExhibitsExonucleaseFamilyFemaleFertilityFertility DisordersGene TargetingGenetic TranscriptionGenomic InstabilityGenomicsGerm CellsGlobal ChangeHumanHybridsInfertilityKnowledgeLinkMale InfertilityMalignant NeoplasmsMammalsMediatingMolecularMusNematodaNeuronsOrganismOrthologous GenePathway interactionsPlayProtein FamilyProteinsRNARNA InterferenceRNA SplicingReagentRoleSmall Nuclear RNASmall RNASpecific qualifier valueSpecificitySpliceosomesSterilityTertiary Protein StructureTestisWorkZebrafishbaseexperimental studyflygenome integritygenomic RNAgenomic locusinsightmalemutantoffspringparalogous genepreservationprotein complexrecruitsexsexual dimorphismtranscription factortranscriptome sequencing
项目摘要
Project Summary
The molecular characterization of sex-specific piRNA transcription and snRNA transcription in C. elegans.
PIWI-interacting RNAs (piRNAs) play key roles in repressing transposons in the germline. Loss of transposon-
targeting piRNAs can have sex-specific consequences leading to genomic instability and infertility. However, the
mechanisms of sex-specific piRNA expression remain largely unknown. Recent studies have revealed that
SNPC-4, a core factor required for snRNA transcription, is also essential for piRNA transcription in C. elegans
and suggests that the snRNA transcriptional machinery may have been co-opted to transcribe piRNAs.
Therefore, identifying the transcription factors and characterizing the specific protein domains that dictate sex-
specific piRNA and snRNA transcriptional specificity will address this critical knowledge gap. The small nuclear
RNA activating protein complex (SNAPc) is a conserved heterotrimeric complex consisting of SNAPC1,
SNAPC3, and SNAPC4 that facilitates snRNA transcription in mammals. Unlike mammals, C. elegans have
several orthologs of SNAPC1 that have sexually dimorphic roles in piRNA biogenesis. My preliminary data show
that SNPC-1.2 promotes female piRNA transcription while SNPC-1.3 is a known male piRNA transcription factor.
Furthermore, my initial data show the C. elegans SNAPC3 ortholog, SNPC-3.4, facilitates snRNA biogenesis,
while SNPC-3.1 and SNPC-3.2 act redundantly to drive both male and female piRNA expression. I will investigate
my hypothesis that SNPC-1.2 is a bona fide female piRNA transcription factor and harbors unique protein motifs
conferring female piRNA expression, while distinct domains in SNPC-1.3 specify male piRNA expression (Aim
1). Additionally, I predict SNPC-3.4 is a snRNA biogenesis factor, while SNPC-3.1 and SNPC-3.2 act redundantly
to drive piRNA transcription. Analogous to the SNPC1 family, I predict that distinct domains within SNPC-3.4
and SNPC-3.1/3.2 specify their recruitment and transcription at snRNA and piRNA genomic loci, respectively
(Aim 2). Collectively, these data will elucidate the snRNA and female and male piRNA transcriptional complexes
and identify the protein motifs that engender snRNA and sex-specific piRNA transcription. This work may have
implications in treating fertility defects that are due to abnormal piRNA expression as well as different neuronal
diseases associated with snRNA misregulation such as ALS.
项目概要
线虫中性别特异性 piRNA 转录和 snRNA 转录的分子特征。
PIWI 相互作用 RNA (piRNA) 在抑制种系转座子方面发挥着关键作用。转座子丢失-
靶向 piRNA 可能会产生性别特异性后果,导致基因组不稳定和不育。然而,
性别特异性 piRNA 表达的机制仍然很大程度上未知。最近的研究表明
SNPC-4 是 snRNA 转录所需的核心因子,也是线虫中 piRNA 转录所必需的
并表明 snRNA 转录机制可能被用来转录 piRNA。
因此,鉴定转录因子并表征决定性别的特定蛋白质结构域
特定的 piRNA 和 snRNA 转录特异性将解决这一关键的知识空白。小核
RNA 激活蛋白复合物 (SNAPc) 是一种保守的异三聚体复合物,由 SNAPC1、
SNAPC3 和 SNAPC4 促进哺乳动物中 snRNA 的转录。与哺乳动物不同,秀丽隐杆线虫
SNAPC1 的几种直系同源物在 piRNA 生物发生中具有性别二态性作用。我的初步数据显示
SNPC-1.2 促进雌性 piRNA 转录,而 SNPC-1.3 是已知的雄性 piRNA 转录因子。
此外,我的初始数据显示线虫 SNAPC3 直向同源物 SNPC-3.4 促进 snRNA 生物发生,
而SNPC-3.1和SNPC-3.2则冗余地驱动雄性和雌性piRNA表达。我会调查
我的假设是 SNPC-1.2 是一个真正的雌性 piRNA 转录因子并具有独特的蛋白质基序
赋予雌性 piRNA 表达,而 SNPC-1.3 中的不同结构域指定雄性 piRNA 表达(目的
1)。此外,我预测 SNPC-3.4 是一个 snRNA 生物发生因子,而 SNPC-3.1 和 SNPC-3.2 的作用是多余的
驱动 piRNA 转录。与 SNPC1 家族类似,我预测 SNPC-3.4 中的不同域
和 SNPC-3.1/3.2 分别指定它们在 snRNA 和 piRNA 基因组位点的招募和转录
(目标 2)。总的来说,这些数据将阐明 snRNA 以及雌性和雄性 piRNA 转录复合物
并鉴定产生 snRNA 和性别特异性 piRNA 转录的蛋白质基序。这部作品可能有
治疗由于 piRNA 表达异常以及不同神经元导致的生育缺陷的影响
与 snRNA 失调相关的疾病,例如 ALS。
项目成果
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