Non-destructive epigenetic sequencing with DNA deaminase enzymes

使用 DNA 脱氨酶进行非破坏性表观遗传测序

基本信息

  • 批准号:
    9797035
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY This proposal aims to establish DNA cytosine deaminase enzymes as a non-destructive alternative to bisulfite for base-resolution mapping of cytosine modifications. Epigenetic modifications to the genome play an important role in cellular adaptation and in specialization of various cell lineages derived from the same coding sequence. On DNA, these epigenetic changes include modification of cytosine bases at the 5-postion of the nucleobase. The most common modification is 5-methylcytosine (5mC), followed closely by 5- hydroxymethylcytosine (5hmC), a product of TET enzyme-mediated oxidation of 5mC. Transformations involved in development, pluripotency and oncogenesis entail changes in the genomic patterns of 5mC and 5hmC, making it important to have robust methods to localize these modifications. The methods most commonly used to detect these modifications involve treatment of genomic DNA with bisulfite, as the different cytosine modification states have a different propensity for bisulfite-induced deamination which can be analyzed by sequencing. Chemical deamination, however, can degrade the vast majority of starting DNA. As a result, bisulfite-based approaches constrain our ability to understand the landscapes of cytosine modifications in many small or transient cell populations, or to study how changes are coordinated across long stretches of genomic DNA. In this proposal, we will develop and apply DNA deaminase-based sequencing approaches that address the major shortcomings of bisulfite. Our methods rely upon enzymatic, rather than chemical deamination, using APOBEC3A (A3A), a DNA deaminase from the immune system repurposed for these biotechnological applications. In our biochemical studies, we have established that A3A potently discriminates between different cytosine modification states, and, in foundational work leading up to this proposal, we developed APOBEC- Coupled Epigenetic Sequencing (ACE-Seq) as a non-destructive, base resolution sequencing method for localizing 5hmC. Building on this precedent, we propose to advance two new DNA deaminase-based sequencing approaches that can now localize 5mC and 5hmC together, providing a surrogate for bisulfite, or to directly detect 5mC alone through deamination, which is without precedent. We will apply these methods to address important biological questions that are refractory to bisulfite-based approaches, specifically resolving C, 5mC and 5hmC to decipher epigenetic heterogeneity at the single cell level, revealing how in cis changes across loci are coordinated across long stretches of DNA, and reporting on the ‘ternary code’ of all three modifications in a single read. Our proposal therefore aims to establish DNA deaminases as a non-destructive and more reliable means for sequencing that can displace bisulfite and its associated limitations, and to thereby drive the widespread adoption of DNA deaminases in epigenetic sequencing in the clinic and the lab.
项目概要 该提案旨在建立 DNA 胞嘧啶脱氨酶作为亚硫酸氢盐的非破坏性替代品 胞嘧啶修饰的碱基分辨率图谱对基因组的表观遗传修饰起着重要作用。 在细胞适应和源自相同编码的各种细胞谱系的特化中发挥重要作用 在 DNA 序列上,这些表观遗传变化包括 5 位胞嘧啶碱基的修饰。 最常见的修饰是 5-甲基胞嘧啶 (5mC),紧随其后的是 5-。 羟甲基胞嘧啶 (5hmC),TET 酶介导的 5mC 转化的产物。 参与发育、多能性和肿瘤发生需要 5mC 和 5hmC,因此拥有可靠的方法来定位这些修改非常重要。 通常用于检测这些修饰涉及用亚硫酸氢盐处理基因组 DNA,因为不同的 胞嘧啶修饰状态对于亚硫酸氢盐诱导的脱氨有不同的倾向,这可以是 然而,通过测序分析,化学脱氨可以降解绝大多数起始 DNA。 结果,基于亚硫酸氢盐的方法限制了我们理解胞嘧啶修饰景观的能力 在许多小型或短暂的细胞群体中,或者研究如何在长距离内协调变化 基因组DNA。 在本提案中,我们将开发并应用基于 DNA 脱氨酶的测序方法来解决 我们的方法依赖于酶促脱氨,而不是化学脱氨。 APOBEC3A (A3A),一种来自免疫系统的 DNA 脱氨酶,被重新用于这些生物技术 在我们的生化研究中,我们已经确定 A3A 能够有效地区分不同的物质。 胞嘧啶修饰状态,并且,在导致该提案的基础工作中,我们开发了 APOBEC- 耦合表观遗传测序 (ACE-Seq) 作为一种非破坏性、碱基分辨率测序方法,用于 在此先例的基础上,我们建议推进两种新的基于 DNA 脱氨酶的技术。 现在可以将 5mC 和 5hmC 一起定位的测序方法,提供亚硫酸氢盐的替代品,或者 通过脱氨直接单独检测5mC,这是没有先例的,我们将应用这些方法。 解决基于亚硫酸氢盐的方法难以解决的重要生物学问题,特别是解决 C、5mC 和 5hmC 在单细胞水平上破译表观遗传异质性,揭示顺式变化的方式 跨基因座在长段 DNA 中协调,并报告所有三个的“三元代码” 因此,我们的建议旨在将 DNA 脱氨酶建立为一种非破坏性的酶。 更可靠的测序方法可以取代亚硫酸氢盐及其相关限制,并 广泛推动 DNA 脱氨酶在临床和实验室表观遗传测序中的应用。

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 }}

Rahul Manu Kohli其他文献

Rahul Manu Kohli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('Rahul Manu Kohli', 18)}}的其他基金

Inhibition and Catalytic Degradation of Promutagenic DNA Deaminases
促诱变 DNA 脱氨酶的抑制和催化降解
  • 批准号:
    10729968
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Engineering Efficient and Controllable Base Editors
工程高效且可控的碱基编辑器
  • 批准号:
    10209723
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Engineering Efficient and Controllable Base Editors
工程高效且可控的碱基编辑器
  • 批准号:
    10609857
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Engineering Efficient and Controllable Base Editors
工程高效且可控的碱基编辑器
  • 批准号:
    10796080
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Engineering Efficient and Controllable Base Editors
工程高效且可控的碱基编辑器
  • 批准号:
    10396080
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-destructive epigenetic sequencing with DNA deaminase enzymes
使用 DNA 脱氨酶进行非破坏性表观遗传测序
  • 批准号:
    10004705
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-destructive epigenetic sequencing with DNA deaminase enzymes
使用 DNA 脱氨酶进行非破坏性表观遗传测序
  • 批准号:
    10186786
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Combating Bacterial Drug Resistance by Targeting the Enzymes of Evolution
通过针对进化酶来对抗细菌耐药性
  • 批准号:
    8355227
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Elucidating the Chemistry and Biology of Nucleic Acid Cytidine Deaminases in HIV
阐明 HIV 核酸胞苷脱氨酶的化学和生物学
  • 批准号:
    8604126
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Elucidating the Chemistry and Biology of Nucleic Acid Cytidine Deaminases in HIV
阐明 HIV 核酸胞苷脱氨酶的化学和生物学
  • 批准号:
    8025994
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:

相似国自然基金

山丘区农户生计分化对水保措施采用的影响及其调控对策
  • 批准号:
    42377321
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
采用新型视觉-电刺激配对范式长期、特异性改变成年期动物视觉系统功能可塑性
  • 批准号:
    32371047
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
金融科技驱动的供应链库存与融资策略和技术采用合作机制研究
  • 批准号:
    72371117
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    39 万元
  • 项目类别:
    面上项目
政策激励、信息传递与农户屋顶光伏技术采用提升机制研究
  • 批准号:
    72304103
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
金属有机骨架材料在环境VOCs处理过程中采用原位电子顺磁共振自旋探针检测方法的研究
  • 批准号:
    22376147
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Non-destructive epigenetic sequencing with DNA deaminase enzymes
使用 DNA 脱氨酶进行非破坏性表观遗传测序
  • 批准号:
    10004705
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-destructive epigenetic sequencing with DNA deaminase enzymes
使用 DNA 脱氨酶进行非破坏性表观遗传测序
  • 批准号:
    10186786
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-coding RNA Structure through a Mutate-and-Map Strategy
通过突变和映射策略研究非编码 RNA 结构
  • 批准号:
    8545873
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-coding RNA Structure through a Mutate-and-Map Strategy
通过突变和映射策略研究非编码 RNA 结构
  • 批准号:
    8899593
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Non-coding RNA Structure through a Mutate-and-Map Strategy
通过突变和映射策略研究非编码 RNA 结构
  • 批准号:
    8345532
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了