The landscape of NFκB transcription dynamics
NFκB 转录动力学景观
基本信息
- 批准号:10444634
- 负责人:
- 金额:$ 59.64万
- 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:2022-08-19 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Acquired Immunodeficiency SyndromeAffinityApoptoticArthritisAsthmaAtomic Force MicroscopyAutoimmune DiseasesBehaviorBindingBiochemicalBiophysicsCell NucleusCellsCessation of lifeChIP-seqCodeCollaborationsComplexComputer ModelsCouplingDNADNA BindingDNA Binding DomainDNA SequenceDataDiabetes MellitusDiseaseElementsEventExcisionExhibitsFamilyFloodsGene ExpressionGenesGenetic Enhancer ElementGenetic TranscriptionGoalsGrowthI Kappa B-AlphaImmuneImmune responseIn VitroInflammatoryInvadedKineticsLaboratoriesLengthMalignant NeoplasmsMeasuresMediatingMolecularMonitorMutagenesisNuclearNuclear ExportNuclear ProteinsNucleosomesPlayProcessPromoter RegionsProteinsPublishingRPS3 geneRegulationRelaxationResearch PersonnelRoleSeriesSiteSlideSpeedStressStructureSystemSystems BiologyTNF geneTNFRSF5 geneTertiary Protein StructureTestingTherapeuticThermodynamicsTimeTransactivationTranscription CoactivatorTranscription InitiationTranscriptional ActivationTranscriptional RegulationViralVirus DiseasesWorkbasebiological adaptation to stressbiophysical techniquescell growthdesignexperimental studyflexibilityin vivomolecular recognitionmutantprotein complexprotein foldingrecruitresponsesimulationsingle-molecule FRETstoichiometrytheoriestranscription factortranscriptome sequencing
项目摘要
Summary/Abstract
The mechanism by which transcription factors assemble active transcription complexes on specific DNA
sequences does not appear to follow a simple recognition code. Direct readout, wherein specific residues in
the transcription factor “read” the specific DNA sequence through direct interactions is most often assumed to
apply due to an oversimplified view of DNA as a rigid molecule. However, subtle, and not-so-subtle, structural
changes occur when DNA binds to transcription factors. In addition, the DNA binding domains of transcription
factors exhibit a large range of flexibility and often contain intrinsically disordered regions. These elements of
flexibility endow the problem of transcription factor-DNA molecular recognition with many of the features of the
protein folding problem. Our overall hypothesis is that transcription factor-DNA binding would instead be better
described by similar principles as have been elucidated for the protein folding problem. Here, we will focus on
the stress-response transcription factor, nuclear factor κB (NFκB), which activates hundreds of genes involved
in growth regulation and the immune response. We will combine rigorous theory with molecular biophysical
experiments to study the assembly kinetics of NFκB transcriptosome complexes. We will investigate coupling
between DNA and NFκB as it relates to tandem κB sites, nucleosomal DNA, and the DNA-binding co-activator,
RPS3. We predict that NFκB and additional nuclear proteins assemble into specific NFκB transcriptosomes on
κB-DNA sites via a cooperative assembly process. We will test this hypothesis with the following aims: Aim 1
Determine the role of DNA context in NFκB binding. We will test the hypothesis that DNA context plays a key
role in determining which NFκB binding events result in transcription activation by studying the binding of NFκB
to a series of bona fide NFκB promoter and enhancer sequences both theoretically and experimentally. Aim 2
Explore how NFκB interacts with nucleosomal DNA and can invade or unwind nucleosomal DNA. We will test
the hypothesis that NFκB is capable of disrupting nucleosome stability in a manner dependent on NFκB
concentration and the sequence of DNA that is wrapped by the nucleosome, thereby exposing DNA for the
initiation of transcription. Atomic force microscopy and computational modeling of the NFκB interaction with
nucleosomes will be pursued. Aim 3 Determine how the ternary interaction between DNA, NFκB and the
transcription co-activator, RPS3 forms. The NFκB coactivator, RPS3, associates with, and activates, subsets of
NFκB transcription activation sites forming higher-order NFκB transcriptosome complexes. We will use the
AWSEM-Suite code to predict the structures of these larger protein complexes and will verify the predicted
long-range contacts between proteins and domains by NMR paramagnetic relaxation, SAXS, and HDX-MS
experiments.
摘要/摘要
转录因子在特定DNA上组装活性转录复合物的机制
序列似乎不遵循简单的识别代码,但其中的特定残基。
转录因子通过直接相互作用“读取”特定的 DNA 序列通常被认为是
由于将 DNA 视为刚性分子而被过于简单化,然而,其结构却是微妙且不那么微妙的。
当 DNA 与转录因子结合时,就会发生变化。此外,转录的 DNA 结合域也会发生变化。
因素表现出很大的灵活性,并且通常包含本质上无序的区域。
灵活性赋予转录因子-DNA分子识别问题许多特征
我们的总体假设是转录因子-DNA 结合会更好。
所描述的原理与已阐明的蛋白质折叠问题类似。在这里,我们将重点关注。
应激反应转录因子核因子 κB (NFκB),可激活数百个相关基因
我们将把严格的理论与分子生物物理学结合起来。
研究 NFκB 转录体复合物组装动力学的实验我们将研究耦合。
DNA 和 NFκB 之间的关系,因为它与串联 κB 位点、核小体 DNA 和 DNA 结合共激活剂有关,
RPS3.我们预测 NFκB 和其他核蛋白组装成特定的 NFκB 转录体。
我们将通过协作组装过程来检验这一假设:目标 1。
确定 DNA 背景在 NFκB 结合中的作用 我们将检验 DNA 背景发挥关键作用的假设。
通过研究 NFκB 的结合来确定哪些 NFκB 结合事件导致转录激活
目标 2:从理论上和实验上研究一系列真正的 NFκB 启动子和增强子序列。
我们将测试 NFκB 如何与核小体 DNA 相互作用以及如何侵入或解开核小体 DNA。
NFκB 能够以依赖于 NFκB 的方式破坏核小体稳定性的假设
浓度和被核小体包裹的 DNA 序列,从而暴露 DNA
转录起始。 NFκB 相互作用的原子力显微镜和计算模型。
目标 3 确定 DNA、NFκB 和核小体之间的三元相互作用。
转录共激活因子 RPS3 形成 NFκB 共激活因子 RPS3,与 NFκB 的子集结合并激活。
NFκB 转录激活位点形成高阶 NFκB 转录体复合物。
AWSEM-Suite 代码可预测这些较大蛋白质复合物的结构,并验证预测的结果
通过 NMR 顺磁弛豫、SAXS 和 HDX-MS 确定蛋白质和结构域之间的长程接触
实验。
项目成果
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