Structural biology of 7SK RNP and its interaction with HIV-1 Tat
7SK RNP 的结构生物学及其与 HIV-1 Tat 的相互作用
基本信息
- 批准号:10402809
- 负责人:
- 金额:$ 47.94万
- 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:2020-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalActive SitesBindingBinding ProteinsBinding SitesBiochemicalC-terminalCDK9 Protein KinaseCell MaintenanceComplement Factor BComplexCryoelectron MicroscopyCyclin-Dependent KinasesDiseaseDrug TargetingElongation FactorEnzymesGenetic TranscriptionGoalsHIVHIV-1HealthHeart HypertrophyHumanIn VitroLaboratoriesLeadLinkMessenger RNAMethodsMethylationMolecularMolecular ConformationNMR SpectroscopyPhosphotransferasesPlayPositive Transcriptional Elongation Factor BProteinsRNARNA BindingRNA ConformationRNA Polymerase IIRNA Recognition MotifRNA-Protein InteractionRegulationReportingResistanceRoleSmall Nuclear RibonucleoproteinsStressStructureTrans-ActivatorsTransactivationTranscription ElongationTranscription InitiationTranscriptional RegulationU6 small nuclear RNAUntranslated RNAViralVirus ReplicationWorkX-Ray Crystallographycircular RNAcofactorcyclin T1experimental studyin vivoinorganic phosphateinsightleukemia/lymphomapromoterprotein complexrecruitstoichiometrystructural biologytranscription factor
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
The human 7SK RNP is a dynamic assembly of the long non-coding 7SK RNA and cellular proteins that
regulates the activity of positive transcription elongation factor b (P-TEFb). P-TEFb is an essential eukaryotic
transcription factor for mRNA transcription elongation, which regulates the transition from promoter proximal
paused RNA polymerase II (RNAPII) into productive elongation. P-TEFb is also an essential human cofactor
for HIV-1 Tat transactivation and therefore viral replication. The human 7SK core RNP comprises the 331 nt
RNAPIII-transcribed non-coding 7SK RNA, an unusual methyl capping enzyme called MePCE that methylates
the γ phosphate on the RNA 5' terminus, and the La related protein 7, Larp7, that associates with the terminal
hairpin and UUU-3'OH. In the active 7SK snRNP, Hexim and P-TEFb, a heterodimer of Cyclin T1 and the
kinase Cdk9, bind the 7SK core RNP; interaction of P-TEFb in this complex inactivates it by sequestering its
active site. Despite the central role of 7SK in transcription regulation of mRNA, other RNAPII RNAs, and HIV-1
transcription, relatively little is known at a structural or mechanistic level about how cellular proteins assemble
with 7SK RNA to form a functional 7SK RNP or how Tat interacts with it to ultimately release P-TEFb. We will
employ a combination of NMR spectroscopy, X-ray crystallography, and cryo electron microscopy along with
biochemical methods to investigate the structures and assembly of the 7SK core RNP (MePCE–7SK–Larp7)
and 7SK core RNP plus Hexim and P-TEFb (the `active' 7SK RNP) in order to achieve an atomic-level
understanding of this important host RNP for HIV-1 viral replication. These structural studies will lay the
groundwork for elucidating the molecular mechanisms of Tat-Hexim competition in the context of 7SK RNP.
We aim to dissect the potential intermediate steps (i.e. Tat-bound 7SK RNP) that lead to P-TEFb hijacking
from 7SK RNP into the HIV-1 viral super-elongation complex. The results of these experiments will provide
fundamental molecular insights into and a structural basis for drug targeting of this largely structurally
uncharacterized RNP that is essential for HIV-1 transcription and therefore escape from latency.
项目概要/摘要
人类 7SK RNP 是长非编码 7SK RNA 和细胞蛋白的动态组装体,
调节正转录延伸因子 b (P-TEFb) 的活性,P-TEFb 是真核生物必需的。
mRNA 转录延伸的转录因子,调节从启动子近端的转变
暂停 RNA 聚合酶 II (RNAPII) 进入生产性延伸,P-TEFb 也是一种重要的人类辅助因子。
HIV-1 Tat 反式激活和病毒复制 人类 7SK 核心 RNP 包含 331 nt。
RNAPIII 转录的非编码 7SK RNA,一种不寻常的甲基加帽酶,称为 MePCE,可甲基化
RNA 5' 末端的 γ 磷酸盐以及与末端结合的 La 相关蛋白 7 Larp7
活性 7SK snRNP、Hexim 和 P-TEFb(Cyclin T1 的异二聚体)中的发夹和 UUU-3'OH。
激酶 Cdk9,与该复合物中的 P-TEFb 相互作用,结合 7SK 核心 RNP,通过隔离其使其失活;
尽管 7SK 在 mRNA、其他 RNAPII RNA 和 HIV-1 的转录调控中发挥着核心作用。
转录,在结构或机制水平上对细胞蛋白质如何组装知之甚少
与 7SK RNA 形成功能性 7SK RNP 或 Tat 如何与其相互作用以最终释放 P-TEFb。
结合使用 NMR 光谱学、X 射线晶体学和冷冻电子显微镜
生化方法研究 7SK 核心 RNP (MePCE–7SK–Larp7) 的结构和组装
和 7SK 核心 RNP 加上 Hexim 和 P-TEFb(“主动”7SK RNP),以实现原子级
对 HIV-1 病毒复制的这一重要宿主 RNP 的了解将为这些结构研究奠定基础。
为阐明 7SK RNP 背景下 Tat-Hexim 竞争的分子机制奠定了基础。
我们的目标是剖析导致 P-TEFb 劫持的潜在中间步骤(即 Tat 结合的 7SK RNP)
这些实验的结果将提供从 7SK RNP 到 HIV-1 病毒超伸长复合物的过程。
基本的分子见解和药物靶向的结构基础
未表征的 RNP 对 HIV-1 转录至关重要,因此可以逃避潜伏期。
项目成果
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