Chemical Genetics of Transcriptional Regulation by CDKs in Human Cells
人类细胞中 CDK 转录调控的化学遗传学
基本信息
- 批准号:8630081
- 负责人:
- 金额:$ 32.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-02-15 至 2017-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Antineoplastic AgentsAntiviral AgentsArchaeal RNABindingCatalytic DomainCell Cycle ProgressionCell ProliferationCell divisionCellsChemicalsChromatinColon CarcinomaCyclin-Dependent KinasesDNA Polymerase IIDNA-Directed RNA PolymeraseDefectDevelopmentDrug TargetingElongation FactorEnsureEnzymesEukaryotaEvaluationFission YeastGene ExpressionGene Expression RegulationGenesGenetic ScreeningGenetic TranscriptionGenomeHumanHuman DevelopmentHuman EngineeringHuman IdentificationsIn VitroIndividualKineticsLabelMalignant NeoplasmsMessenger RNAModelingNormal tissue morphologyOrganismOrthologous GenePathway interactionsPatternPeptide Initiation FactorsPharmaceutical PreparationsPhasePhosphorylationPhosphotransferasesPlayPolymerasePositive Transcriptional Elongation Factor BProcessPropertyProteinsRNARNA Polymerase IIRNA ProcessingRNA chemical synthesisReadingRecruitment ActivityRegulationRoleSignal TransductionStagingTestingTimeTorpedoTranscriptTranscription ElongationTranscription InitiationTranscriptional RegulationVariantViralYeastsadenine analoganalogbasecancer cellchemical geneticschemotherapychromatin modificationchromatin proteincrosslinkcyclin T1cyclin-dependent kinase-activating kinasefeedinggenome-widehuman diseasein vivomutantnovelnovel strategiespreventpromoterpublic health relevancereconstitutionresearch studysmall moleculetranscription factor TFIIEtranscription factor TFIIHtranscription termination
项目摘要
Project Summary
The transcription cycle of RNA polymerase II (Pol II) depends on sequential functions of
distinct cyclin-dependent kinases (CDKs), but the mechanisms that order those functions
are still emerging. We have taken a chemical-genetic approach-replacement of wild-
type with analog-sensitive (AS) mutant CDKs-to reveal both "early" and "late" functions
of the CDK network in transcription. First, by selective inhibition of Cdk7-a component
of transcription initiation factor TFIIH-in human cells, we uncovered two unexpected,
and seemingly antagonistic functions. Cdk7 activity is required to recruit factors that
establish a promoter-proximal pause by Pol II, and to activate Cdk9, catalytic subunit of
positive transcription elongation factor b (P-TEFb), which releases the pause. Therefore
the CDK network appears to depend on incoherent feedforward to raise a transient
kinetic barrier to Pol II elongation, and thus create a temporal window to recruit mRNA-
processing and chromatin-modifying machinery. Consistent with a requirement for CDK-
directed pausing to ensure faithful RNA processing, inhibition of Cdk7 or Cdk9 leads to
defects in termination and 3'-end maturation of Pol II transcripts. Second, in a chemical-
genetic screen for Cdk9 substrates, we identified multiple proteins involved in RNA 5'-
end decapping and the "torpedo" pathway of transcription termination, which has
recently been suggested to influence pausing and divergent antisense transcription. We
will dissect the initiation-elongation transition of Pol II, and elucidate regulation of
transcription termination and polarity, to uncover novel modes of gene regulation by
CDKs. The specific aims are:
1. To identify functions and targets of CDKs at the initiation-elongation transition
2. To investigate possible regulation of the transcription termination pathway by P-
TEFb, uncovered in a chemical genetic screen for Cdk9 targets
3. To dissect functions of Cdk7 and Cdk9 by chemical genetics in human cells
Our studies reveal a CDK cascade at the core of the Pol II transcription cycle;
completion of our aims will illuminate how Cdk7 and Cdk9 collaborate to ensure
unidirectional transitions between phases of that cycle. By turning CDKs into chemical
switches that can be manipulated with customized small molecules, we will distinguish
their specific roles and substrates, and reveal new anti-cancer or anti-viral drug targets.
项目摘要
RNA聚合酶II(POL II)的转录周期取决于
独特的细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKS),但是订购这些功能的机制
仍在出现。我们采取了野生的化学遗传学方法的替代
键入模拟敏感(AS)突变cdks to可以揭示“早期”和“晚”功能
转录中的CDK网络。首先,通过选择性抑制CDK7-A组分
在人类细胞中的转录起始因子Tfiih-I-I-IN细胞中,我们发现了两个意外的,
和看似对立的功能。 CDK7活动需要招募因素
通过POL II建立启动子 - 蛋白暂停,并激活CDK9,催化亚基
阳性转录伸长因子B(P-TEFB),该因子释放了停顿。所以
CDK网络似乎取决于不连贯的前馈以提高瞬态
动力学延伸的动力障碍,从而创建一个时间窗口来募集mRNA-
加工和染色质修饰机械。与CDK-的要求一致
定向暂停以确保忠实的RNA处理,抑制CDK7或CDK9导致
POL II转录本的终止和3端成熟缺陷。第二,在化学中
CDK9底物的遗传筛选,我们确定了与RNA 5'-的多种蛋白质
结束decapping和“鱼雷”的转录终止途径,其中
最近有人建议影响暂停和不同的反义转录。我们
将剖析Pol II的启动 - 延长过渡,并阐明调节
转录终止和极性,以发现基因调节的新型模式
CDK。具体目的是:
1。确定在启动 - 延长过渡时CDK的功能和目标
2。研究可能调节p-对转录终止途径的调节
TEFB,在化学遗传筛选中的CDK9目标中发现
3。通过化学遗传学在人类细胞中解剖CDK7和CDK9的功能
我们的研究揭示了Pol II转录周期核心的CDK级联反应。
我们目标的完成将阐明CDK7和CDK9如何合作以确保
该循环阶段之间的单向转变。通过将CDK变成化学
可以通过定制的小分子来操纵的开关,我们将区分
它们的特定作用和底物,并揭示了新的抗癌或抗病毒药物靶标。
项目成果
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