Investigating Cis and Trans Regulation of Complex Phenotypes

研究复杂表型的顺式和反式调节

基本信息

  • 批准号:
    10644267
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.89万
  • 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 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Despite its importance, we do not understand the impact of variation in the regulatory genome on complex traits. Currently, the field lacks the genetic models necessary to address this relationship systematically, so little is known about the effect of quantitative variation in gene regulation on quantitative phenotypic output. Tomato development offers a high-throughput genetic system to address this gap; variation in a tomato enhancer produces a spectrum of gene expression and quantitative phenotypic output. The rationale of the Research Training Plan is to use this system to characterize the phenotypic and molecular consequences of genomic variation at the interface of transcription factor-cis regulatory motif binding. In Aim 1, the applicant Dr. Sophia Zebell will train with mentor Dr. Zachary Lippman in quantitative genetics during the K99 phase, using CRISPR base editing to generate deep sequence variation in cis-regulatory motifs, and characterizing the molecular and phenotypic consequences of variants with RNA-sequencing, quantitative phenotyping, and genotype-to-phenotype modeling. In Aim 2, Dr. Zebell will use epistasis analysis to investigate the quantitative genetic relationship between engineered and natural cis and trans regulatory variation, complementing genetic experiments with molecular biology to assess transcription factor-DNA binding affinities to motif variants, including massively multiparallel titration curves and microscale thermophoresis. In the R00 phase (Aim 3) Dr. Zebell will leverage the genetic interactions characterized in Aim 2 to address genetic variation in transcription factor DNA-binding domains of different families using a CRISPR-mediated suppressor screen approach to evolve factors that effectively bind cis-regulatory motif variants. Aim 3 will employ SNP- SELEX to assess binding of native and evolved transcription factors to pan-genome-wide cis-regulatory SNPs. Candidate Dr. Sophia Zebell is trained in the molecular biology of transcription factors, with six publications since 2013. The Career Development Plan will allow Dr. Zebell to gain new technical skills in high throughput genetics and genomics, tissue culture and transformation through mentored research and coursework, and career skills through workshops and practical experience. Mentor Dr. Zachary Lippman is an expert in genetics who has trained 10 productive postdocs, and Advisory Board members Dr. Joyce Van Eck (transformation), Dr. Yiping Qi (genome editing), Dr. Yuval Eshed (gene regulation), and Dr. Justin Kinney (computational biology/biophysics) offer complementary expertise. The highly collaborative, world-class quantitative genetics research environment of Cold Spring Harbor Laboratory and the Lippman lab are the ideal place to acquire this training. In summary, this proposal presents a plan for Research Training and Career Development to establish Dr. Zebell as an independent investigator while offering insights into an understudied area of the genome with important implications for a wide variety of human diseases.
项目摘要/摘要 尽管它的重要性,但我们不了解调节基因组变异的影响 特质。目前,该领域缺乏系统地解决这一关系所需的遗传模型,因此很少 已经知道基因调控中定量变异对定量表型输出的影响。番茄 开发提供了一个高通量遗传系统来解决这一差距。番茄增强剂的变化 产生基因表达和定量表型输出的光谱。研究的理由 培训计划是使用该系统来表征基因组的表型和分子后果 转录因子-CIS调节基序结合的界面上的变化。 在AIM 1中,申请人Sophia Zebell博士将与导师Zachary Lippman博士进行培训。 K99阶段的遗传学,使用CRISPR基础编辑来产生顺式调节的深层序列变化 主题,并表征带有RNA测序的变体的分子和表型后果, 定量表型和基因型对表型建模。在AIM 2中,Zebell博士将使用上学分析 研究工程和自然顺式和反式调节之间的定量遗传关系 变异,补充分子生物学的遗传实验,以评估转录因子-DNA结合 对基序变体的亲和力,包括大量的多行滴定曲线和微观嗜热。在 R00阶段(AIM 3)Zebell博士将利用AIM 2中特征的遗传相互作用来解决遗传 使用CRISPR介导的抑制剂的转录因子DNA结合域的转录因子DNA结合域的变化 筛选方法进化有效结合顺式调节基序变体的因素。 AIM 3将采用SNP- SELEX评估天然和进化的转录因子与泛基因组范围顺式调节SNP的结合。 候选人Sophia Zebell博士接受了转录因子的分子生物学训练,有六个 自2013年以来的出版物。职业发展计划将允许Zebell博士获得高级的新技术技能 通过指导的研究和 课程工作以及通过研讨会和实践经验的职业技能。导师Zachary Lippman博士是 遗传学专家已经培训了10个生产性博士后,顾问委员会成员乔伊斯·范·埃克(Joyce Van Eck)博士 (转换),Yiping Qi博士(基因组编辑),Yuval Eshed博士(基因调节)和Justin Kinney博士 (计算生物学/生物物理学)提供互补的专业知识。高度协作的世界一流 冷春港实验室和利普曼实验室的定量遗传学研究环境是理想的选择 获得此培训的地方。总而言之,该提案介绍了研究培训和职业的计划 开发以建立Zebell博士为独立研究人员,同时提供对研究不足的见解 基因组的区域对各种人类疾病具有重要意义。

项目成果

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