Physical Chemistry of Nucleic Acids

核酸物理化学

基本信息

项目摘要

Project Summary Nucleosomes represent a mechanical and energetic barrier to transcription by eukaryotic RNA polymerases. The dynamics modulation of this barrier in the cell is a major mechanism of gene expression regulation. Improper regulation of the nucleosomal barrier results in numerous pathological conditions, including cancer. Here, we will use high resolution optical tweezers with single molecule fluorescence detection (“fleezers”) to characterize the modulation of transcriptional dynamics by nucleosomes, and how the human Pol II (hPol II) affects nucleosome integrity. We will first characterize the elongation dynamics of single hPol II. Specifically, we will follow the progress of hPol II at single base pair (bp) resolution and at a position accuracy of ±3 bp. We will measure the pause-free velocity, the pausing probability, pause duration, and backtracking dynamics of hPol II, and test how these dynamics are modulated by factors such as force, elongation factors, the phosphorylation state of the C-terminal domain of RPB1, as well as the presence of torsional constrains on the template DNA. This analysis will results in a detailed description of the mechanochemical cycle of hPol II and how it is regulated. In parallel, we will characterize the energetics and dynamics of the nucleosomal barrier using two approaches: 1) mechanically unwrapping the DNA from the surface of the histone octamer and 2) mechanically unzipping the strands of the DNA sequentially around the octamer. We will investigate how the barrier is modulated by histone variants and epigenetic modifications that appear in +1 nucleosomes (H2A.Z, H3K9ac and ubiquitinated H2B) or inside gene bodies (H3K36me3 and H3K79me3). Importantly, we will also combine these force-extension measurements with detection of fluorescently labelled histone components of the octamer (using a newly built “fleezers” system) to establish the structural changes that occur in the nucleosome during mechanical unwrapping and unzipping of the DNA. We seek to obtain a detailed description of the height, depth, and symmetry of the barrier and its alteration by epigenetic modifications. Next, we will establish how the nucleosomal barrier modifies the dynamics of hPol II and, in turn, what is the effect of the transcribing enzyme on the integrity of nucleosomes using the fleezers system. We will investigate how epigenetic modifications of the barrier, the topological constraint of the template, and elongation factors alter the dynamics of hPol II and how they affect the stability of the barrier to the passage of the enzyme. In collaboration with Prof. Xavier Darzacq, we will compare the dynamics of hPol II obtained in- vitro with those observed in-vivo in the context of nucleosomes, by tracking the fluorescence of tandem repeats of MS2 bacteriophage RNA binding domains in U2OS cells. We will also perform ex-vivo experiments using nuclear extracts. We hope to obtain an unprecedented quantitative description of the physical/physiological mechanisms that control gene expression. 1
项目摘要 核小体代表着真核RNA聚合酶转录的机械和能量障碍。 细胞中该障碍的动力学调节是基因表达调节的主要机制。 核渗透屏障的调节不当导致许多病理状况,包括癌症。 在这里,我们将使用具有单分子荧光检测(“ Fleezer”)的高分辨率光学镊子 表征核组对转录动力学的调节,以及人类pol II(HPOL II) 影响核小体完整性。 我们将首先表征单个HPOL II的伸长动力学。具体来说,我们将遵循 HPOL II在单基对(BP)分辨率和位置精度±3 bp时的进展。我们将衡量 无暂停速度,暂停概率,暂停持续时间和HPOL II的回溯动力学和测试 这些动力学是如何通过诸如力,伸长因子,磷酸化状态等因素调节的 RPB1的C末端结构域以及对模板DNA的扭转约束。这 分析将导致对HPOL II的机械化学周期及其调节的详细描述。 同时,我们将使用两个 方法:1)机械地从组蛋白八聚体的表面机械解开DNA,2) 机械地将DNA的链依次解开八聚体。我们将调查如何 障碍物由组蛋白变体和表观遗传修饰调节,这些变体出现在+1核小体中(H2A.Z,,, H3K9AC和泛素化H2B)或基因体内(H3K36Me3和H3K79Me3)。重要的是,我们也会 将这些力扩展测量与检测到荧光标记的Hisstone组件的检测 Octamer(使用新建的“ Fleezers”系统)来确定发生的结构变化 DNA的机械解开和解压缩过程中的核小体。我们寻求获得详细的 描述屏障的高度,深度和对称性及其对表观遗传修饰的改变。 接下来,我们将确定核宇宙屏障如何修饰HPOL II的动力学,然后又如何修改 使用Fleezers系统,转录酶对核小体完整性的影响是什么?我们将 研究屏障的表观遗传修饰,模板的拓扑约束以及 伸长因子改变了HPOL II的动力学以及它们如何影响障碍通过的稳定性 酶。与Xavier Darzacq教授合作,我们将比较HPOL II的动力学。 通过跟踪串联重复的荧光,在核小体中观察到体内的体面 U2OS细胞中的MS2细菌RNA结合结构域的MS2。我们还将使用 核提取物。我们希望获得对物理/生理的前所未有的定量描述 控制基因表达的机制。 1

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

CARLOS Jose BUSTAMANTE其他文献

CARLOS Jose BUSTAMANTE的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('CARLOS Jose BUSTAMANTE', 18)}}的其他基金

Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    7786492
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    8964700
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    7088743
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    6915054
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    8436252
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    6812820
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    8232085
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    6950650
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    8065973
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
  • 批准号:
    7255427
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:

相似国自然基金

基于胞内蛋白亲和力标记策略进行新型抗类风湿性关节炎的选择性OGG1小分子抑制剂的发现
  • 批准号:
    82304698
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于计算生物学技术小分子农兽药残留物驼源单域抗体虚拟筛选与亲和力成熟 -以内蒙古阿拉善双峰驼为例
  • 批准号:
    32360190
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于多尺度表征和跨模态语义匹配的药物-靶标结合亲和力预测方法研究
  • 批准号:
    62302456
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
框架核酸多价人工抗体增强靶细胞亲和力用于耐药性肿瘤治疗
  • 批准号:
    32301185
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
抗原非特异性B细胞进入生发中心并实现亲和力成熟的潜力与调控机制
  • 批准号:
    32370941
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Develop new bioinformatics infrastructures and computational tools for epitranscriptomics data
为表观转录组数据开发新的生物信息学基础设施和计算工具
  • 批准号:
    10633591
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Development of an RNA-based anticoagulant and antidote for precise on/off coagulation control during cardiovascular procedures
开发基于 RNA 的抗凝剂和解毒剂,用于心血管手术期间精确的开/关凝血控制
  • 批准号:
    10603072
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Molecular mechanisms of lithium action on kinases
锂对激酶作用的分子机制
  • 批准号:
    10705786
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Charge Transfer Study of DNA/MoS2 interface
DNA/MoS2界面的电荷转移研究
  • 批准号:
    10798439
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
Molecular mechanisms of lithium action on kinases
锂对激酶作用的分子机制
  • 批准号:
    10500972
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 44.11万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了