TRANSCRIPTIONAL CONTROL OF MITOCHONDRIAL GENE EXPRESSION IN TRYPANOSOMES
锥虫线粒体基因表达的转录控制
基本信息
- 批准号:10641772
- 负责人:
- 金额:$ 41.05万
- 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:2020-07-13 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AffectAffinity ChromatographyAfrica South of the SaharaAfricanAnimalsAreaBiologicalBiotinylationBlood CirculationChemicalsCodeComplexDNADNA biosynthesisDNA-Directed RNA PolymeraseDataDeveloping CountriesDevelopmentDiseaseDrug TargetingEconomic BurdenElementsEukaryotaEvolutionExcisionFamilyFoundationsGene ExpressionGene ProteinsGenesGenetic TranscriptionGenomeGuide RNAHistonesHumanIn VitroIndividualInfectionInsectaKinetoplast DNALinkLocationMapsMass Spectrum AnalysisMessenger RNAMitochondriaMitochondrial DNAMitochondrial RNAModelingMolecularMutationNucleoproteinsOrganismParasitesPathogenesisPhosphorylationPoly APolyadenylationPolymerasePopulationPositioning AttributeProliferatingPromoter RegionsProteinsPublic HealthRNARNA EditingRNA ProcessingRNA chemical synthesisRecombinantsRelaxationResearchResourcesRibosomal ProteinsRibosomal RNARoleShapesSiteSystemTATA BoxTaxonomyTranscriptTranscription InitiationTranscription Initiation SiteTranscriptional RegulationTransfer RNATrypanosomaTrypanosoma brucei bruceiTrypanosomiasisUntranslated RNAcrosslinkdrug developmentendonucleaseexperimental studyfascinatefungusgenome-widehemoflagellatein vivoinnovationinsightmRNA PrecursormRNA Transcript Degradationmitochondrial genomeparticleposttranscriptionalpromoterprotein protein interactionreconstitutionrespiratorysuccesssuperresolution microscopytargeted treatmenttooltranscription factorvirtual
项目摘要
ABSTRACT
Parasitic protist Trypanosoma brucei causes African human and animal trypanosomiasis, a spectrum of diseases
affecting the population and economy in sub-Saharan Africa. These digenetic hemoflagellates belong to
Kinetoplastea, a taxonomic class distinguished by possession of a kinetoplast. This nucleoprotein body contains
mitochondrial DNA (kDNA) of two kinds: ~25 maxicircles (each ~23 kb) encoding rRNAs, ribosomal proteins and
subunits of respiratory complexes, and approximately 5000 of ~1 kb minicircles bearing guide RNA genes.
Relaxed maxicircles and minicircles are interlinked and packed into a dense disc-shaped network by association
with histone-like proteins. Decades of kDNA studies have unraveled fascinating phenomena of general biological
significance, such as DNA bending and mRNA editing, and revealed exquisite details of replication and RNA
processing. However, the molecular mechanisms of transcription remain virtually unexplored and arguably
constitute the most critical gap in understanding mitochondrial gene expression. The historically enduring view
of polycistronic RNA synthesis has abridged efforts to investigate transcription's contribution to regulating
genome activity. In contrast, this proposal presents evidence that maxicircle and minicircle genes are individually
transcribed into 3′ extended precursors. The transcription start site defines pre-mRNA 5′ terminus, which is
subsequently converted into monophosphorylated state by a pyrophosphohydrolase complex, termed the
PPsome. Most guide RNAs lack PPsome recognition sites and remain triphosphorylated. Furthermore, we
establish that antisense transcripts delimit the 3′ boundaries of mature RNAs by blocking 3′-5′ degradation of
precursors by the 3′ processome (MPsome). It follows that transcription start sites on sense and antisense
strands define 5′ and 3′ mRNA termini, respectively. These findings support a concept of mitochondrial gene-
specific transcriptional control with broad implications in parasite development and pathogenesis. We posit that
elucidating transcription complex composition, DNA template requirements and functions of specific factors will
build a foundation for this nascent research area. We propose to: 1) Characterize RNA polymerase complex
from bloodstream and insect parasite forms, and assess transcription factors' contributions to RNA synthesis; 2)
Map maxicircle and minicircle promoters; and 3) Reconstitute the active transcription complex.
抽象的
寄生原生生物布氏锥虫引起非洲人类和动物锥虫病,这是一系列疾病
影响撒哈拉以南非洲的人口和经济。
动质体,一个分类学类别,以拥有动质体为特征。这种核蛋白体包含。
两种线粒体 DNA (kDNA):约 25 个大环(每个约 23 kb),编码 rRNA、核糖体蛋白和
呼吸复合体的亚基,以及大约 5000 个带有引导 RNA 基因的约 1 kb 的小环。
松弛的大圆和小圆相互连接并通过关联堆积成密集的盘状网络
数十年的 kDNA 研究揭示了普通生物学的迷人现象。
DNA弯曲和mRNA编辑等重要意义,以及复制和RNA的精彩精致细节
然而,转录的分子机制实际上仍未被探索且存在争议。
构成理解线粒体基因表达的最关键差距。
多顺反子 RNA 合成的研究减少了研究转录对调节的贡献的努力
相比之下,该提议提供了证据表明大环和小环基因是独立的。
转录为 3' 延伸前体。转录起始位点定义了前 mRNA 5' 末端。
随后通过焦磷酸水解酶复合物转化为单磷酸化状态,称为
PPsome。大多数指导RNA缺乏PPsome识别位点并且保持三磷酸化。
确定反义转录物通过阻止 3'-5' 降解来界定成熟 RNA 的 3' 边界
3' 过程组 (MPsome) 的前体序列表明转录起始位点位于有义和反义上。
链分别定义了 5' 和 3' mRNA 末端。这些发现支持线粒体基因的概念。
我们认为,特定的转录控制对寄生虫的发育和发病机制具有广泛的影响。
阐明转录复合体的组成、DNA 模板要求和特定因素的功能将
为这一新兴研究领域奠定基础,我们建议:1) 表征 RNA 聚合酶复合物。
来自血液和昆虫寄生虫形式,并评估转录因子对 RNA 合成的贡献 2)
绘制大环和小环启动子图;3) 重建活性转录复合物。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A new class of antiparasitic drugs.
- DOI:10.1126/science.adi5925
- 发表时间:2023-06-30
- 期刊:
- 影响因子:56.9
- 作者:Aphasizhev, Ruslan;Aphasizheva, Inna
- 通讯作者:Aphasizheva, Inna
CryoEM reveals oligomeric isomers of a multienzyme complex and assembly mechanics.
- DOI:10.1016/j.yjsbx.2023.100088
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Lee, Jane K. J.;Liu, Yun-Tao;Hu, Jason J.;Aphasizheva, Inna;Aphasizhev, Ruslan;Zhou, Z. Hong
- 通讯作者:Zhou, Z. Hong
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