The Role of DEAD-box Proteins in Gene Expression
DEAD-box 蛋白在基因表达中的作用
基本信息
- 批准号:10553274
- 负责人:
- 金额:$ 47.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-04-01 至 2026-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3&apos Untranslated RegionsAddressBacteriaBiochemicalBiological AssayBiological ModelsBiological ProcessBiologyCellsCodeCuesDNADataDefectDiseaseDouble-Stranded RNAEnzymesEpigenetic ProcessEventFundingFutureGene ExpressionGene Expression RegulationGenesGeneticGenetic TranscriptionGenomeGenomic InstabilityGoalsHomeostasisHumanHuman PathologyHybridsIn VitroInterventionKineticsKnowledgeLaboratoriesLinkMalignant NeoplasmsMapsMetabolicMetabolic DiseasesMutationNutrientNutritional statusPathway interactionsProcessProductionProteinsPublishingRNARNA HelicaseRNA Polymerase IIRNA helicase ARegulationRegulator GenesReporterResearchRoleSaccharomyces cerevisiaeSeriesStructureTechniquesTestingTranscriptTranscriptional RegulationUntranslated RNAVirus DiseasesWorkYeastsbioinformatics toolcancer typechromatin remodelinggenome-widegenome-wide analysishelicasehuman diseasein vivoinnovationinterdisciplinary approachmalignant neurologic neoplasmsmembermessenger ribonucleoproteinmutantnervous system disordernovelnucleic acid structureprotein complexresponsetranscription terminationtranscriptome sequencing
项目摘要
RNA helicases are a class of enzymes that modulate RNA structure in living cells, functioning in every aspect
of RNA biology from transcription to decay. However, the precise biological function of the vast majority of the
~40 eukaryotic RNA helicases is largely unknown. In the previous funding cycle, we provided one of the first
identifications of in vivo enzymatic helicase targets for a DEAD-box helicase to date. Moreover, we uncovered
a novel role for RNA structure remodeling in transcription termination of RNA polymerase II in S. cerevisiae.
This activity is regulated in response to environmental cues to control the expression of metabolic genes, a role
that we found is conserved in human cells with the mammalian DEAD-box helicase DDX5. Strikingly, OBP2-
dependent non-coding transcripts termed long non-coding RNAs (lncRNAs) form RNA-DNA hybrid structures
or R-loops upon inactivation of Dbp2 that function in gene regulation. However, the mechanism(s) linking these
multiple observations remains unknown. Filling this gap is of key importance because misregulation of
numerous RNA helicases, including DDX5, results in disease states such as neurological disorders and
cancer. Major remaining questions are: 1. How does Dbp2-dependent RNA structure impact termination? 2.
What is the relationship between R-loop suppression and Dbp2? 3. Does mammalian Dbp2, termed DDX5,
function in termination regulation through RNA remodeling? Our central hypothesis is that Dbp2 and DDX5 are
members of a novel class of epigenetic regulators that unwind RNA structures in nascent RNAs to control
transcription termination and R-loop formation in response to cellular energy status. We propose to test this
hypothesis with three, focused Specific Aims, which integrate newly established and innovative strategies with
proven experimental techniques. In Aim 1, we will define how RNA structure impacts transcriptional
termination. In Aim 2, we will determine the mechanistic relationship between Dbp2 and R-loop suppression.
In Aim 3, we will identify the enzymatic targets of DDX5 in human cells and connection to transcription
termination. This research is relevant to multiple aspects of RNA biology, gene regulation, and human disease.
RNA 解旋酶是一类调节活细胞中 RNA 结构的酶,在各个方面发挥作用
RNA生物学从转录到衰变的过程。然而,绝大多数的精确生物学功能
大约 40 种真核 RNA 解旋酶在很大程度上是未知的。在上一个融资周期中,我们提供了第一批
迄今为止,已鉴定出 DEAD-box 解旋酶的体内酶促解旋酶靶标。此外,我们还发现
RNA 结构重塑在酿酒酵母 RNA 聚合酶 II 转录终止中的新作用。
这种活动根据环境线索进行调节,以控制代谢基因的表达,这是一种作用
我们发现它在人类细胞中与哺乳动物 DEAD-box 解旋酶 DDX5 是保守的。引人注目的是,OBP2-
称为长非编码 RNA (lncRNA) 的依赖性非编码转录物形成 RNA-DNA 杂合结构
或 R 环在 Dbp2 失活后发挥基因调控作用。然而,连接这些的机制
多项观察结果仍未知。填补这一空白至关重要,因为监管不当
许多 RNA 解旋酶,包括 DDX5,会导致疾病状态,例如神经系统疾病和
癌症。剩下的主要问题是: 1. Dbp2 依赖性 RNA 结构如何影响终止? 2.
R环抑制和Dbp2有什么关系? 3. 哺乳动物 Dbp2(称为 DDX5)是否
通过RNA重塑终止调节发挥作用?我们的中心假设是 Dbp2 和 DDX5
一类新型表观遗传调节因子的成员,可解开新生 RNA 中的 RNA 结构以控制
响应细胞能量状态的转录终止和 R 环形成。我们建议对此进行测试
具有三个重点具体目标的假设,将新建立的创新战略与
经过验证的实验技术。在目标 1 中,我们将定义 RNA 结构如何影响转录
终止。在目标 2 中,我们将确定 Dbp2 和 R 环抑制之间的机制关系。
在目标 3 中,我们将确定人类细胞中 DDX5 的酶靶标及其与转录的联系
终止。这项研究与 RNA 生物学、基因调控和人类疾病的多个方面相关。
项目成果
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