Identification of Factors Critical for SINE Retrotransposition
确定 SINE 逆转位的关键因素
基本信息
- 批准号:10095880
- 负责人:
- 金额:$ 47.58万
- 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:2020-12-02 至 2024-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:7SL RNAAllelesAlu ElementsBindingBiochemicalBiologicalBiological AssayBiologyCRISPR/Cas technologyCandidate Disease GeneCanis familiarisCategoriesCell LineCellsCellular AssayChemicalsCis-Acting SequenceCollaborationsComplementCultured CellsDNA Transposable ElementsDNA sequencingDataElementsEventEvolutionExonsGenerationsGeneticGenomeGenomic DNAGenomicsGoalsHela CellsHumanIntegration Host FactorsIntronsKnock-outLaboratoriesLeadLocationLong Interspersed ElementsMalignant NeoplasmsMapsMediatingMichiganMobile Genetic ElementsModelingMolecularMusMutationOpen Reading FramesPaste substancePoly(A) TailProcessProteinsRNARNA SequencesRetrotranspositionRetrotransposonRibonucleoproteinsRibosomesShort Interspersed Nucleotide ElementsSignal Recognition ParticleStructural ModelsStructureTechnologyTestingTransfer RNAUniversitiesUntranslated RNAbasecausal variantdifferential expressiondisease phenotypeexperimental studyhuman diseasemammalian genomeparticletranscriptome sequencingwhole genome
项目摘要
Abstract
Short INterspersed Elements (SINEs) are mobile genetic elements that are present in all mammalian
genomes. Most mammalian SINEs can be subdivided into two general categories: (1) those derived from 7SL
signal recognition particle RNA (e.g., human Alu elements); and (2) those derived from transfer RNAs (e.g.,
canine SINEC_Cf elements). Alu and SINEC_Cf elements have had a major impact on genome evolution and
comprise an astounding ~11% and ~15% of human and canine genomic DNA, respectively. The vast majority
of SINEs have been rendered immobile by mutational processes; however, some human-specific Alu elements
and canine SINEC_Cf elements can mobilize to new genomic locations by a “copy and paste” mechanism
termed retrotransposition. To date, greater than 76 independent germline Alu retrotransposition events have
been implicated as the cause of human diseases, including cancer. SINEC_Cf retrotransposition events are
responsible for various diseases and phenotypic differences in canines. SINEs do not encode proteins; thus,
they are classified as `non-autonomous' retrotransposons. Previous studies, including our preliminary data,
demonstrate that a protein encoded by an autonomous Long INterspersed Element-1 (LINE-1) retrotransposon
(LINE-1 ORF2p) is required for Alu and SINEC_Cf element retrotransposition. We hypothesize that the
structure of Alu RNA, and by extension SINEC_Cf RNA, and unidentified host factor(s) allow these RNAs to
localize to the ribosome, where they can compete with the LINE-1 poly(A) tail for LINE-1 ORF2p binding to
promote their retrotransposition. Here, we propose to use a combination of molecular biological, evolutionary
inference, genetic, genomic, and biochemical approaches to: (1) use established RNA secondary structure
models, Illumina-based SHAPE-MaP chemical probing, and established cultured cell assays to uncover cis-
acting RNA structures and sequences required for human-specific Alu and SINEC_Cf retrotransposition; and
(2) exploit differences between HeLa cell isolates that differ in their ability to support Alu and SINEC_Cf
retrotransposition to identify host factor(s) critical for SINE retrotransposition. This proposal builds on
successful collaborations between the Moran and Kidd laboratories at the University of Michigan and will
combine the Moran laboratory's expertise in transposable element and RNA biology with the Kidd laboratory's
expertise in computational and statistical genomics and evolutionary biology to elucidate SINE
retrotransposition mechanisms.
抽象的
短散布元件 (SINE) 是存在于所有哺乳动物中的可移动遗传元件
大多数哺乳动物 SINE 可分为两大类:(1) 源自 7SL 的 SINE。
信号识别颗粒 RNA(例如,人 Alu 元件);和(2)源自转移 RNA 的那些(例如,
犬 SINEC_Cf 元件)。Alu 和 SINEC_Cf 元件对基因组进化产生了重大影响。
分别包含令人震惊的约 11% 和约 15% 的人类和犬类基因组 DNA。
的 SINE 已因突变过程而变得不可移动;然而,一些人类特有的 Alu 元素
犬类 SINEC_Cf 元件可以通过“复制和粘贴”机制移动到新的基因组位置
迄今为止,已有超过 76 个独立种系 Alu 逆转录事件。
SINEC_Cf 逆转录转座事件被认为是人类疾病的病因。
导致犬科动物的各种疾病和表型差异,因此,SINE 不编码蛋白质;
它们被归类为“非自主”反转录转座子,包括我们的初步数据。
证明由自主长插入元件 1 (LINE-1) 逆转录转座子编码的蛋白质
(LINE-1 ORF2p) 是 Alu 和 SINEC_Cf 元件逆转录所必需的。
Alu RNA 的结构,以及扩展的 SINEC_Cf RNA 和未识别的宿主因子允许这些 RNA
定位于核糖体,在那里它们可以与 LINE-1 Poly(A) 尾竞争 LINE-1 ORF2p 结合
在这里,我们建议结合分子生物学、进化论来促进它们的逆转录。
推理、遗传、基因组和生化方法:(1) 使用已建立的 RNA 二级结构
模型、基于 Illumina 的 SHAPE-MaP 化学探测,并建立培养细胞测定来揭示顺式
人类特异性 Alu 和 SINEC_Cf 逆转录转座所需的作用 RNA 结构和序列;
(2) 利用 HeLa 细胞分离株之间支持 Alu 和 SINEC_Cf 的能力不同的差异
逆转录转座以确定对 SINE 逆转录转座至关重要的宿主因子。
密歇根大学莫兰和基德实验室之间的成功合作,并将
将 Moran 实验室在转座元件和 RNA 生物学方面的专业知识与 Kidd 实验室的技术相结合
计算和统计基因组学以及进化生物学方面的专业知识来阐明 SINE
逆转录转座机制。
项目成果
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