Illuminating the chemical biology of stem cell decisions in plant roots
阐明植物根部干细胞决策的化学生物学
基本信息
- 批准号:10798493
- 负责人:
- 金额:$ 9.97万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-01 至 2027-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AnabolismAtlasesBiochemicalBiologyCellsChemicalsChemistryCitratesDecision MakingDefectDevelopmentDevelopmental BiologyDiseaseGenesGeneticGoalsInvestigationLipidsMaintenanceMapsMeasurementMeasuresMetabolismNatural regenerationOrganismPathway interactionsPatternPerceptionPlant RootsProcessProliferatingPropertyProteinsRegulationReporterResearchResolutionRetinaldehydeRoleRoot TipSignal PathwaySignal TransductionSignaling MoleculeSliceSystemTechnologyTissuesVisualizationWorkcell behaviorinsightmass spectrometric imagingnovelorgan growthsmall moleculestem cell biologystem cell divisionstem cellsstress resilience
项目摘要
Project Summary
Small molecules are critical for proper regulation of stem cell behavior in multicellular organisms. Consequently,
defects in the biosynthesis, perception, or metabolism of these compounds can cause developmental
abnormalities and disease. Despite the critical importance of small molecules, the vast majority of our
understanding of their functions is derived from indirect measurements. Typically, studies of small molecule
biology are limited to genetic or biochemical approaches that ascribe functional roles to compounds based on
the properties of the genes or proteins that interact with these molecules. Alternatively, small molecules are
studied using chemical analysis approaches that homogenize bulk tissue and destroy the native context of the
signals. High-resolution spatial information is critical in development, where stem cells often comprise a small
fraction of the tissue. To enable deeper investigations of chemical regulation of stem cell behavior, my lab will
apply technologies capable of directly measuring the localization and activity of small molecules in
their native developmental contexts. This work will be done using plant roots, which are a powerful
developmental system. Roots store all of their stem cells at the root tip, which generates a developmental
gradient that can be examined in a single slice of tissue. My lab will leverage this gradient to investigate the role
of small molecules in stem cell decisions. We will map the developmental chemistry of plant roots using mass
spectrometry imaging and visualize small molecule interactions with proteins using a synthetic fluorogenic
reporter. Metabolite-driven developmental mechanisms will be explored in depth by investigating citrate and
retinaldehyde, two highly conserved metabolites with novel roles in root stem cell divisions and identity. This
research will generate: 1) high-spatial resolution atlases detailing the chemical profiles of stem cell decisions,
from regeneration to differentiation 2) novel insight into pathways that promote proliferation in stress-resilient
stem cell subpopulations and 3) elucidation of dynamic metabolite-driven signaling pathways that regulate stem
cell patterning. Our preliminary results suggest that there are many small molecules with important
developmental roles that await discovery. Conducting research at the intersection of chemistry and
developmental biology will provide mechanistic insight into stem cell decisions that would not be possible using
a single-disciplinary approach. Accordingly, this work will enrich our understanding of the conserved and
divergent principles that govern stem cell patterning, maintenance, divisions, and fate acquisition.
Project Summary/Abstract Page 6
项目概要
小分子对于多细胞生物中干细胞行为的正确调节至关重要。最后,
这些化合物的生物合成、感知或代谢缺陷可能会导致发育障碍
异常和疾病。尽管小分子至关重要,但我们的绝大多数
对它们功能的理解来自于间接测量。通常,小分子研究
生物学仅限于遗传或生化方法,这些方法将功能作用归因于基于
与这些分子相互作用的基因或蛋白质的特性。或者,小分子是
使用化学分析方法进行研究,该方法使大块组织均质化并破坏组织的天然环境
信号。高分辨率空间信息对于发育至关重要,其中干细胞通常包含一个小的
组织的一部分。为了更深入地研究干细胞行为的化学调节,我的实验室将
应用能够直接测量小分子定位和活性的技术
他们的原生发展背景。这项工作将利用植物根来完成,植物根具有强大的作用
发育系统。根将所有干细胞储存在根尖,从而产生发育
可以在单片组织中检查的梯度。我的实验室将利用这个梯度来研究其作用
小分子在干细胞决策中的作用。我们将利用质量绘制植物根系的发育化学图
使用合成荧光进行光谱成像并可视化小分子与蛋白质的相互作用
记者。将通过研究柠檬酸盐和
视黄醛,两种高度保守的代谢物,在根干细胞分裂和身份中具有新的作用。这
研究将产生:1)高空间分辨率图集,详细描述干细胞决策的化学特征,
从再生到分化2)对促进应激恢复增殖途径的新见解
干细胞亚群和3)阐明调节干细胞的动态代谢物驱动的信号通路
细胞图案化。我们的初步结果表明,有许多小分子具有重要的作用
等待发现的发展角色。在化学和化学的交叉领域进行研究
发育生物学将提供对干细胞决策的机制洞察,这是使用不可能的
单一学科方法。因此,这项工作将丰富我们对保守和
控制干细胞模式、维持、分裂和命运获得的不同原则。
项目总结/摘要第 6 页
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Non-canonical and developmental roles of the TCA cycle in plants
- DOI:10.1016/j.pbi.2023.102382
- 发表时间:2023-05-19
- 期刊:
- 影响因子:9.5
- 作者:Zhang,Tao;Peng,Jesus T.;Dickinson,Alexandra J.
- 通讯作者:Dickinson,Alexandra J.
Editorial overview: Tapping into the secret life of small molecules: Addressing the "dark matter" of metabolomes.
编辑概述:挖掘小分子的秘密生活:解决代谢组的“暗物质”。
- DOI:10.1016/j.pbi.2023.102437
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:9.5
- 作者:Skirycz,Aleksandra;Dickinson,AlexandraJazz
- 通讯作者:Dickinson,AlexandraJazz
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