Structural biology of chromatin in vitro and in cells
体外和细胞内染色质的结构生物学
基本信息
- 批准号:10797358
- 负责人:
- 金额:$ 2.64万
- 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:2020-07-01 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AcetylationAgeBiologicalBiologyCell Differentiation processCell NucleusCellsChemicalsChromatinChromatin StructureComplexDNADNA PackagingDNA SequenceDataDevelopmentDiseaseEnvironmentGene SilencingHeterochromatinHuman bodyIn VitroInvestigationLaboratoriesLiquid substanceMalignant NeoplasmsMethodologyMethylationModificationMolecularNMR SpectroscopyNormal CellNuclear Magnetic ResonanceOutputPhasePolymersPost-Translational Protein ProcessingProcessProtein DynamicsProteinsResolutionSignal TransductionStressTechnologyTherapeutic AgentsTranslatingbiological systemsbiophysical propertiesdesigngenetic informationinsightmeterprotein complexprotein structuresolid state nuclear magnetic resonancestructural biologytool
项目摘要
Project Summary
The laboratory led by PI Galia Debelouchina has the following objectives: 1) The development of structural
biology methodology to study complex and dynamic biological assemblies in vitro, and 2) The extension of
these methodologies for structural biology investigations in the cellular environment. Our methodology
development combines solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy with state-of-the-art
chemical biology tools for the comprehensive description of biological systems both in vitro and in cells. We
use these technologies to investigate chromatin, a complex protein-DNA polymer responsible for the
packaging of genetic information in the nucleus. Over the next five years, we plan to focus on the following
projects: 1) The influence of protein post-translational modifications on chromatin structure and dynamics.
Modifications such as methylation and acetylation have profound effects on the compaction of the chromatin
polymer and the accessibility of the packaged DNA. We plan to investigate the molecular mechanisms of
chromatin compaction and decompaction imparted by these modifications at atomic resolution using solid-state
NMR spectroscopy. We expect that this study will provide unique insights into the biophysical properties of the
chromatin polymer and how they can be translated into functional biological outputs. 2) The molecular basis of
heterochromatin formation. Heterochromatin compartments are associated with gene silencing and repetitive
DNA sequences, and their formation is a vital step in cell differentiation and development. Recent hypotheses
indicate that they are formed through liquid-liquid phase separation. We plan to investigate the interactions that
promote phase separation and to provide the first molecular description of this process. 3) Development of
NMR-based tools for structural biology in cells. Here, we plan to focus on the design and implementation of a
strategy to target a specific protein in the cellular milieu and to increase its NMR signals selectively over the
cellular background. Ultimately, we aim to develop a selective and sensitive NMR methodology that will allow
us to record relevant structural data of endogenous amounts of cellular proteins. Such tools will provide the
unprecedented opportunity to build an atomic resolution picture of the cellular milieu and to investigate
changes in protein structure and dynamics as we stress, age or treat cells with therapeutic agents.
项目摘要
Pi Galia Debelouchina领导的实验室具有以下目标:1)结构的发展
在体外研究复杂和动态生物组装的生物学方法论,2)
这些用于细胞环境中结构生物学研究的方法。我们的方法论
开发结合了固态核磁共振(NMR)光谱与最先进的光谱
化学生物学工具,用于体外和细胞中生物系统的全面描述。我们
使用这些技术研究染色质,这是一种复杂的蛋白-DNA聚合物
核中遗传信息的包装。在接下来的五年中,我们计划专注于以下
项目:1)翻译后修饰对染色质结构和动力学的影响。
修饰(例如甲基化和乙酰化)对染色质的压实具有深远的影响
聚合物和包装DNA的可访问性。我们计划研究
这些修饰在原子分辨率下使用固态赋予这些修饰的染色质压实和分解
NMR光谱。我们预计这项研究将为您的生物物理特性提供独特的见解
染色质聚合物及其如何转化为功能性生物产量。 2)分子基础
异染色质形成。异染色质区室与基因沉默和重复有关
DNA序列及其形成是细胞分化和发育中的重要步骤。最近的假设
表明它们是通过液体液相分离形成的。我们计划调查互动
促进相位分离并提供该过程的第一个分子描述。 3)开发
基于NMR的细胞结构生物学工具。在这里,我们计划专注于设计和实施
靶向细胞环境中特定蛋白质并选择性增加其NMR信号的策略
细胞背景。最终,我们旨在开发一种选择性和敏感的NMR方法,该方法将允许
美国记录内源量的细胞蛋白的相关结构数据。这样的工具将提供
前所未有的机会来建立蜂窝环境的原子分辨率图片并调查
当我们用治疗剂压力,年龄或治疗细胞时,蛋白质结构和动态的变化。
项目成果
期刊论文数量(6)
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 Chemical Biology Primer for NMR Spectroscopists.
- DOI:10.1016/j.jmro.2022.100044
- 发表时间:2022-02
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Evan T. Clark;Elanor E. Sievers;G. Debelouchina
- 通讯作者:Evan T. Clark;Elanor E. Sievers;G. Debelouchina
Dynamic nuclear polarization illuminates key protein-lipid interactions in the native bacterial cell envelope.
动态核极化阐明了天然细菌细胞包膜中关键的蛋白质-脂质相互作用。
- DOI:10.1101/2023.05.18.541325
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kent,JamesE;Ackermann,BryceE;Debelouchina,GaliaT;Marassi,FrancescaM
- 通讯作者:Marassi,FrancescaM
In Situ Assembly of Transmembrane Proteins from Expressed and Synthetic Components in Giant Unilamellar Vesicles.
- DOI:10.1021/acschembio.2c00013
- 发表时间:2022-05-20
- 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:Podolsky, K. A.;Masubuchi, T.;Debelouchina, G. T.;Hui, E.;Devaraj, N. K.
- 通讯作者:Devaraj, N. K.
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