Structural and Functional Studies of lncRNAs in Gene Activation
lncRNA 在基因激活中的结构和功能研究
基本信息
- 批准号:10637407
- 负责人:
- 金额:$ 38.83万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-04-01 至 2028-02-29
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAdoptedAffinityBinding SitesBiochemicalBiological AssayBiological ModelsCRISPR/Cas technologyCell ProliferationCell physiologyCellsChemicalsChromatinComplexCryoelectron MicroscopyDNADevelopmentDiseaseDisease ProgressionDown-RegulationElementsEpigenetic ProcessFamilyGene ActivationGene Expression RegulationGene SilencingGenesGenetic TranscriptionGoalsHistonesHumanImmunoprecipitationInvestigationKnowledgeLiteratureMalignant NeoplasmsMammalsMapsMicrococcal NucleaseMolecularMutateNucleosomesNucleotidesPlantsPlayPolycombProcessPromoter RegionsProteinsRNAReportingResearchResolutionRoentgen RaysRoleSiteSpectrometryStructureStructure-Activity RelationshipSucroseTechnologyTestingTranscriptTranscription CoactivatorTumor PromotionTumor Suppressor ProteinsUntranslated RNAVisualizationWNT Signaling Pathwaycell motilitychromatin remodelingcrosslinkdeletion analysisexperimental studygenetic regulatory proteininsightknock-downmammalian genomemodel buildingnovelparticlepotential biomarkerpromoterrecruitscaffoldtherapeutic targetthree dimensional structuretranscription factortumor progression
项目摘要
Project Summary
Over the last two decades, breakthroughs in sequencing technologies have revealed that mammalian genomes
encode thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs). The numbers of human lncRNAs that are known to be
dysregulated in diseases are rising at a rapid pace. Emerging evidence suggests that lncRNAs are critical
regulators of fundamental cellular processes and disease progression. Despite their significance as potential
biomarkers and therapeutic targets, the molecular mechanisms of lncRNAs remain poorly understood. The
primary goal of this research is to elucidate in greater detail the mechanisms by which lncRNAs activate
transcription. Many lncRNAs are associated with epigenetic machinery; these include histone-modifying
complexes, such as the polycomb repressive complex 2, and nucleosome remodeling complexes, such as the
SWI/SNF (SWItch/Sucrose Non-Fermentable) complex. While the RNA-PRC2 interactions are under active
investigation, the role of lncRNAs in nucleosome remodeling remains uncharacterized. Here, we seek to
understand the function of lncRNAs in SWI/SNF-based gene activation. The SWI/SNF complex is a known tumor
suppressor, and its subunits are mutated in various cancers. Recently, lncRNAs have been shown to interact
with the SWI/SNF complex in mammals and plants. In this proposal, we will utilize lncTCF7 to investigate the
role of lncRNAs in SWI/SNF-based gene activation. Previous studies have shown that lncTCF7 activates Wnt
signaling by recruiting the SWI/SNF complex. However, the biochemical and structural basis of these interactions
is not established. In preliminary studies, we identified SND1 (Staphylococcal Nuclease and Tudor Domain
Containing 1) as the top interaction partner of lncTCF7. SND1 is a transcriptional coactivator, and it is known to
associate with the SWI/SNF family. Here, we propose a novel mechanism suggesting that lncTCF7 recruits the
SWI/SNF complex indirectly via its interaction with SND1. Further, our RNA chemical probing studies identified
structural domains and regions of lncTCF7 conserved across mammalian genomes. We hypothesize that these
conserved regions and structured elements play critical roles in recruiting protein partners and activating
transcription at specific loci. We will test this hypothesis through the following aims: In Aim 1, we will define the
functional role of lncTCF7’s domains. Aim 2 will determine the role of lncTCF7-SND1 interaction in recruiting the
SWI/SNF complex and activating transcription. In Aim 3, we will determine the 3D structure of lncTCF7 and the
lncTCF7-SND1 complex. Together, these studies will provide biochemical and structural knowledge of lncTCF7’s
molecular function and expand our understanding of how lncRNAs regulate gene transcription and contribute to
disease states.
项目概要
在过去的二十年里,测序技术的突破表明,哺乳动物基因组
编码数千种长非编码 RNA (lncRNA) 已知的人类 lncRNA 数量。
疾病失调现象正在迅速增加,新的证据表明 lncRNA 至关重要。
尽管它们具有潜在的重要性,但它们是基本细胞过程和疾病进展的调节因子。
由于生物标志物和治疗靶点,lncRNA 的分子机制仍知之甚少。
这项研究的主要目标是更详细地阐明 lncRNA 激活的机制
许多 lncRNA 与表观遗传机制相关;其中包括组蛋白修饰。
复合物,例如多梳抑制复合物 2,和核小体重塑复合物,例如
SWI/SNF(SWIitch/蔗糖不可发酵)复合物,而 RNA-PRC2 相互作用处于活跃状态。
调查显示,lncRNA 在核小体重塑中的作用仍未得到表征。
了解 lncRNA 在基于 SWI/SNF 的基因激活中的功能 SWI/SNF 复合体是一种已知的肿瘤。
最近,lncRNA 已被证明可以相互作用。
在本提案中,我们将利用 lncTCF7 来研究哺乳动物和植物中的 SWI/SNF 复合物。
lncRNA在基于SWI/SNF的基因激活中的作用已经表明lncTCF7激活Wnt。
然而,这些相互作用的生化和结构基础。
在初步研究中,我们鉴定了 SND1(葡萄球菌核酸酶和 Tudor 结构域)。
包含 1) 作为 lncTCF7 的顶级相互作用伙伴,SND1 是一种转录共激活因子,已知
在此,我们提出了一种新机制,表明 lncTCF7 招募了 SWI/SNF 家族。
SWI/SNF 复合物通过其与 SND1 的相互作用间接实现。此外,我们的 RNA 化学探测研究发现。
我们发现,lncTCF7 的结构域和区域在哺乳动物基因组中是保守的。
保守区域和结构元件在招募蛋白质伙伴和激活中发挥着关键作用
我们将通过以下目标来检验这一假设:在目标 1 中,我们将定义
lncTCF7 结构域的功能作用将决定 lncTCF7-SND1 相互作用在招募中的作用。
SWI/SNF 复合物和激活转录 在目标 3 中,我们将确定 lncTCF7 的 3D 结构和
lncTCF7-SND1 复合物,这些研究将提供 lncTCF7 的生化和结构知识。
分子功能并扩展我们对 lncRNA 如何调节基因转录并有助于
疾病状态。
项目成果
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