Mechanisms of Homeodomain Transcriptional Specificity

同源域转录特异性的机制

基本信息

  • 批准号:
    10455727
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-04-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT ABSTRACT Homeodomain (HD) proteins comprise a large family of transcription factors (TFs) that regulate numerous aspects of animal development. For example, members of the Hox-like (HoxL) and Nkx-like (NKL) HD proteins regulate processes ranging from patterning of the anterior-posterior axis (A-P) of the embryo to specifying individual cell fates within different organ systems. Intriguingly, the HoxL and NKL proteins have highly similar HDs that bind largely overlapping AT-rich DNA sequences in vitro. These findings provide a classic TF specificity paradox: How do TFs with highly similar in vitro DNA binding activities achieve sufficient in vivo specificity to ensure the accurate regulation of genetic programs in different cell types? To address this paradox, my lab is focused on defining how HD TFs achieve in vivo specificity by forming cooperative TF complexes on cis- regulatory modules. Our preliminary and published data reveal that members of the HoxL and NKL TFs differ in their ability to form homo- and heterodimer TF complexes on DNA. For instance, we unexpectedly found that the Gsx/Ind TFs, which specify neuronal cell fates in animals from flies to mammals, differentially regulate gene expression when bound to DNA as monomers versus homodimers. In contrast, the Abdominal-A (Abd-A) Hox TF, which specifies distinct cell fates in the Drosophila abdomen, does not bind DNA as a homodimer, but instead cooperatively binds DNA with three other HD proteins: Extradenticle (Exd), Homothorax (Hth), and Engrailed (En). These data support the hypothesis that HD TFs achieve target and regulatory specificity by binding distinct combinations of AT-rich DNA sites as monomers, cooperative homodimers, or cooperative heterodimers. To test this hypothesis, we propose two aims: In Aim1, we propose to determine how HD monomer versus homodimer binding impacts target gene binding and regulation. To achieve this goal, we will (1) systematically define which HoxL and NKL HDs cooperatively bind DNA as homodimers; (2) assess the regulatory potential of each HD on monomer vs dimer sites in cell culture assays; and (3) define the mechanism and function of Ind homodimer formation on Drosophila neuroblast gene expression using structural biology and transgenic reporter, CUT&RUN, and RNA-seq assays. In Aim2, we propose to define how the choice of Hox heterodimer partner impacts the DNA binding and regulatory specificity of the Abd-A Hox TF. To achieve this goal, we will (1) define the DNA motifs and molecular domains required for cooperative Abd-A/Hth and Abd-A/En complexes; (2) test the role of Abd-A heterodimerization domains in gene activation and repression assays in the Drosophila embryo; (3) define the in vivo binding motifs and target genes regulated by Abd-A with a focus on identifying heterodimer binding events using CUT&RUN and RNA-seq assays. Since the TFs and biological processes studied are highly conserved between flies and mammals, we are optimistic our studies will uncover gene regulatory mechanisms relevant to human health and development.
项目摘要 同源域(HD)蛋白包括大量调节众多转录因子(TFS)的蛋白质 动物发展的各个方面。例如,hox状(HOXL)和NKX类(NKL)HD蛋白的成员 调节从胚胎的前轴(A-P)的图案到指定的过程 不同器官系统中的单个细胞命运。有趣的是,HOXL和NKL蛋白具有高度相似的 在体外结合了很大程度上重叠的富含富含的DNA序列的HDS。这些发现提供了经典的TF特异性 悖论:高度相似的体外DNA结合活性的TF如何获得足够的体内特异性 确保对不同细胞类型的遗传程序进行准确调节?为了解决这个悖论,我的实验室是 专注于定义HD TF如何通过在顺式上形成合作TF复合物来实现体内特异性 监管模块。我们的初步和发布的数据表明,HOXL和NKL TF的成员在 它们在DNA上形成同二聚体TF复合物的能力。例如,我们意外地发现 GSX/IND TFS(指定从蝇到哺乳动物的动物中的神经元细胞命运)差异调节基因 作为单体与同型二聚体结合到DNA时的表达。相反,腹部A(ABD-A)HOX TF指定果蝇腹部不同细胞的命运,不是将DNA作为同型二聚体结合,而是结合 与其他三种HD蛋白合作结合DNA:内部(EXD),Hyothorax(HTH)和插入 (en)。这些数据支持HD TFS通过结合不同的假设实现目标和调节特异性 作为单体,合作同二聚体或合作异二聚体的富含DNA位点的组合。测试 这个假设,我们提出了两个目标:在AIM1中,我们建议确定HD单体与同型二聚体的方式 结合影响靶基因结合和调节。为了实现这一目标,我们将(1)系统地定义哪个 HOXL和NKL HDS合作将DNA作为同型二聚体结合; (2)评估每个高清的调节潜力 细胞培养分析中的单体与二聚体位点; (3)定义IND同型二聚体的机理和功能 使用结构生物学和转基因报告基因果蝇神经细胞基因表达形成, 剪切和RNA-seq分析。在AIM2中,我们建议定义HOX HETRODIMER合作伙伴的选择 影响ABD-A HOX TF的DNA结合和调节特异性。为了实现这一目标,我们将(1)定义 合作ABD-A/HTH和ABD-A/EN复合物所需的DNA基序和分子结构域; (2)测试 ABD-A异二聚化结构域在果蝇胚胎中基因激活和抑制测定中的作用; (3)定义由ABD-A调节的体内结合基序和靶基因,重点是识别异二聚体 使用剪切和RNA-seq分析结合事件。由于所研究的TF和生物过程很高 在苍蝇和哺乳动物之间保守的,我们很乐观,我们的研究将发现基因调节机制 与人类健康和发展有关。

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 }}

BRIAN GEBELEIN其他文献

BRIAN GEBELEIN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('BRIAN GEBELEIN', 18)}}的其他基金

Hox Regulation of Sensory Organ Development in Drosophila
果蝇感觉器官发育的 Hox 调控
  • 批准号:
    7771709
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Control of Cell-Specific EGF Signaling During Development
发育过程中细胞特异性 EGF 信号传导的 Hox 控制
  • 批准号:
    8576234
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Control of Cell-Specific EGF Signaling During Development
发育过程中细胞特异性 EGF 信号传导的 Hox 控制
  • 批准号:
    8850709
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Mechanisms of Homeodomain Transcriptional Specificity
同源域转录特异性的机制
  • 批准号:
    10265598
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Mechanisms of Homeodomain Transcriptional Specificity
同源域转录特异性的机制
  • 批准号:
    10116736
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Control of Cell-Specific EGF Signaling During Development
发育过程中细胞特异性 EGF 信号传导的 Hox 控制
  • 批准号:
    9068974
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Regulation of Sensory Organ Development in Drosophila
果蝇感觉器官发育的 Hox 调控
  • 批准号:
    7462488
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Mechanisms of Homeodomain Transcriptional Specificity
同源域转录特异性的机制
  • 批准号:
    10673333
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Control of Cell-Specific EGF Signaling During Development
发育过程中细胞特异性 EGF 信号传导的 Hox 控制
  • 批准号:
    8716770
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Hox Regulation of Sensory Organ Development in Drosophila
果蝇感觉器官发育的 Hox 调控
  • 批准号:
    8076370
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

A Neuropeptidergic Neural Network Integrates Taste with Internal State to Modulate Feeding
神经肽能神经网络将味觉与内部状态相结合来调节进食
  • 批准号:
    10734258
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
A Novel Assay to Improve Translation in Analgesic Drug Development
改善镇痛药物开发转化的新方法
  • 批准号:
    10726834
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Genetic analysis of intrinsic sensory neuron function in the enteric neural circuits
肠神经回路中内在感觉神经元功能的遗传分析
  • 批准号:
    10568622
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Development of a Novel Animal Model for Spinal Cord Injury with Sepsis
脓毒症脊髓损伤新型动物模型的开发
  • 批准号:
    10665862
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
Integration of non-invasive deep tissue microwave thermometry in the VectRx hyperthermia device in a transgenic liver tumor pig model
在转基因肝肿瘤猪模型中将非侵入性深部组织微波测温技术集成到 VectRx 热疗装置中
  • 批准号:
    10697183
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.64万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了