Mechanisms of BER in Genomic Integrity and Epigenetic Regulation
BER 在基因组完整性和表观遗传调控中的机制
基本信息
- 批准号:10606489
- 负责人:
- 金额:$ 38.05万
- 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:2020-05-01 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Aberrant DNA MethylationAgingAnimalsArchaeaBacteriaBase Excision RepairsBindingCytosineDNADNA MethylationDNA Repair EnzymesDNA glycosylaseDeaminationDiseaseEnsureEnzymesEpigenetic ProcessExcisionFaceGene ExpressionGenetic DiseasesGenomicsGoalsGuanineHealthHumanIn VitroLearningMalignant NeoplasmsMammalsMediatingMethylationModelingModificationMutationNaturePathway interactionsPlantsPoint MutationPolymerasePost-Translational Protein ProcessingProcessResearchSiteSpecificitySumoylation PathwaySystemTestingThymineUracilVertebratesbasedemethylationenzyme activityepigenetic regulationgenome integrityhuman DNAhuman diseaseinterestnovel therapeutic interventionoxidationrecruitrepair enzymerepaired
项目摘要
An overarching goal of our research is to understand how the base excision repair (BER) pathway maintains
genomic integrity and mediates epigenetic regulation, and how deficiencies in BER impact human health. A
major focus is to discover how DNA glycosylases, which initiate BER, find and excise damaged or modified
forms of 5-methylcytosine (mC). The most abundant modified DNA base in nature, mC is critical for epigenetic
regulation in plants and animals and for restriction modification in archaea and bacteria. However, cytosine
methylation also poses a danger because mC deaminates to T, generating G/T mispairs and C to T mutations
that threaten genomic and epigenetic integrity and causes human diseases including cancer. Countering this
threat are three different types of glycosylases that excise T from G/T mispairs; TDG and MBD4 in mammals
and MIG in archaea and bacteria. While most glycosylases excise bases that are foreign to DNA (e.g., uracil)
these enzymes face the daunting task of removing thymine bases arising by mC deamination but not those in
the vast background of A:T pairs or in polymerase-generated G/T mispairs. Because glycosylase action on
undamaged DNA is mutagenic, the specificity of these G/T glycosylases is critical, yet it is poorly defined. The
current paradigm holds that specificity involves recognition of the mismatched guanine. We will rigorously test
this model and investigate other potential specificity factors, to define the mechanism of G/T glycosylase
specificity. Our studies will reveal features of TDG and MBD4 that may account for inefficient repair of mC
deamination, a potential cause of point mutations implicated in cancer and genetic disease. BER also functions
in epigenetic regulation by serving to “erase” mC through active DNA demethylation. An established pathway
in vertebrates involves oxidation of mC by a TET enzyme to give three oxy-mC products (hmC, fC, caC),
excision of fC or caC by TDG, and subsequent BER to yield unmodified C. Our studies will address major gaps
in the understanding of this essential pathway, by defining how TDG recognizes and removes fC and caC and
how it is recruited to sites of DNA demethylation. We are also interested in how post-translational modifications
regulate BER, and our current focus is on determining how TDG is regulated by SUMO modification. TDG is
sumoylated at a single site, and it has a SUMO-interacting motif (SIM) that binds SUMO domains, including an
intramolecular SUMO. While TDG is considered a model for understanding how sumoylation can regulate
enzyme activity, many fundamental questions remain. Our studies will reveal how sumoylation alters TDG
activity and how the SIM mediates these effects. We will also define mechanisms of SUMO conjugation and
deconjugation and learn how the SIM modulates these processes. An in vitro conjugation-deconjugation
system will be used to test the paradigm that sumoylation of TDG is required to regulate its product release
and ensure faithful completion of TDG-initiated BER. Results of these studies will inform how BER deficiencies
impact human health and could suggest new therapeutic approaches for treating diseases including cancer.
我们研究的首要目标是了解碱基切除修复(BER)途径如何维持
基因组完整性并介导表观遗传调控,以及 BER 缺陷如何影响人类健康。
主要重点是发现启动 BER 的 DNA 糖基化酶如何发现并切除受损或修饰的
5-甲基胞嘧啶 (mC) 是自然界中最丰富的修饰 DNA 碱基,mC 对于表观遗传至关重要。
植物和动物中的调节以及古细菌和细菌中的限制修饰。
甲基化也会带来危险,因为 mC 脱氨基为 T,产生 G/T 错配和 C 到 T 突变
威胁基因组和表观遗传的完整性并导致包括癌症在内的人类疾病。
威胁是哺乳动物中三种不同类型的糖基化酶,它们可以从 G/T 错配中切除 T;
而古细菌和细菌中的大多数糖基化酶都会切除 DNA 外源碱基(例如尿嘧啶)。
这些酶面临着去除 mC 脱氨基产生的胸腺嘧啶碱基的艰巨任务,但不是那些在
A:T 对或聚合酶产生的 G/T 错配的巨大背景,因为糖基化酶作用于。
未受损的 DNA 具有诱变性,这些 G/T 糖基化酶的特异性至关重要,但目前尚不清楚。
目前的范式认为特异性涉及对不匹配鸟嘌呤的识别,我们将严格测试。
该模型并研究其他潜在的特异性因素,以确定 G/T 糖基化酶的机制
我们的研究将揭示 TDG 和 MBD4 的特征,这些特征可能是 mC 修复效率低下的原因。
脱氨作用是癌症和遗传病中点突变的潜在原因,BER 也发挥作用。
通过主动 DNA 去甲基化来“擦除”mC,从而参与表观遗传调控 一条已建立的途径。
在脊椎动物中,mC 被 TET 酶氧化,产生三种氧-mC 产物(hmC、fC、caC),
通过 TDG 切除 fC 或 caC,以及随后的 BER 以产生未经修改的 C。我们的研究将解决主要差距
通过定义 TDG 如何识别和去除 fC 和 caC,以及
我们还对翻译后修饰如何被招募到 DNA 去甲基化位点感兴趣。
调节 BER,我们当前的重点是确定 TDG 如何通过 SUMO 修改进行调节。
在单个位点进行苏酰化,并且它具有结合 SUMO 结构域的 SUMO 相互作用基序 (SIM),其中包括
而 TDG 被认为是了解 SUMO 化如何调节的模型。
酶活性,但许多基本问题仍然存在,我们的研究将揭示苏酰化如何改变 TDG。
活性以及 SIM 如何介导这些效应我们还将定义 SUMO 结合和机制。
解偶联并了解 SIM 如何调节这些过程。
系统将用于测试 TDG 的苏酰化需要调节其产品释放的范例
并确保如实完成 TDG 发起的 BER。这些研究的结果将告诉您如何解决 BER 缺陷。
影响人类健康,并可能为治疗包括癌症在内的疾病提出新的治疗方法。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Alex C Drohat其他文献
Alex C Drohat的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Alex C Drohat', 18)}}的其他基金
Mechanisms of BER in Genomic Integrity and Epigenetic Regulation
BER 在基因组完整性和表观遗传调控中的机制
- 批准号:
10390444 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Mechanisms of BER in Genomic Integrity and Epigenetic Regulation
BER 在基因组完整性和表观遗传调控中的机制
- 批准号:
10605583 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Mechanisms of BER in Genomic Integrity and Epigenetic Regulation
BER 在基因组完整性和表观遗传调控中的机制
- 批准号:
10726878 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Structure and mechanism of CpG specific DNA glycosylases
CpG特异性DNA糖基化酶的结构和机制
- 批准号:
7931177 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Structure and mechanism of CpG specific DNA glycosylases
CpG特异性DNA糖基化酶的结构和机制
- 批准号:
7175459 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Structure and mechanism of CpG specific DNA glycosylases
CpG特异性DNA糖基化酶的结构和机制
- 批准号:
7146414 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Structure and Mechanism of CpG specific DNA glycosylases
CpG 特异性 DNA 糖基化酶的结构和机制
- 批准号:
8535460 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Structure and Mechanism of CpG specific DNA glycosylases
CpG 特异性 DNA 糖基化酶的结构和机制
- 批准号:
8536824 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
相似国自然基金
纳米稀土CeO2在土壤-动物体系中的形态转化、累积分布及毒性作用机制
- 批准号:41877500
- 批准年份:2018
- 资助金额:62.0 万元
- 项目类别:面上项目
miR-34c在保护高糖诱导的VSMCs早衰并延缓糖尿病血管老化与钙化中的作用及机制
- 批准号:81770833
- 批准年份:2017
- 资助金额:56.0 万元
- 项目类别:面上项目
研究细胞/组织器官衰老与机体衰老关联机制的条件性敲入小鼠模型的建立与分析
- 批准号:81571374
- 批准年份:2015
- 资助金额:120.0 万元
- 项目类别:面上项目
缝隙连接蛋白26在老年性耳聋中的表达及其甲基化作用机制研究
- 批准号:81500795
- 批准年份:2015
- 资助金额:18.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
改善年龄老化导致下肢新生血管生成障碍的实验研究
- 批准号:81070257
- 批准年份:2010
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
The genome integrity and epigenome of sperm from men with recurrent pregnancy loss
反复流产男性精子的基因组完整性和表观基因组
- 批准号:
10556688 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Development of an epigenetic clock that predicts age-impaired or age-unimpaired cognitive performance
开发表观遗传时钟来预测年龄受损或年龄未受损的认知表现
- 批准号:
10510390 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Differentially methylated gene regions (DMRs) induced by doxorubicin in heart: significance and clinical application
阿霉素诱导心脏差异甲基化基因区(DMR):意义及临床应用
- 批准号:
10463850 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别:
Differentially methylated gene regions (DMRs) induced by doxorubicin in heart: significance and clinical application
阿霉素诱导心脏差异甲基化基因区(DMR):意义及临床应用
- 批准号:
10308134 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 38.05万 - 项目类别: