Regulation of transcription factor activity in neural crest development by pH dynamics
pH 动态对神经嵴发育中转录因子活性的调节
基本信息
- 批准号:10656499
- 负责人:
- 金额:$ 20.19万
- 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:2022-07-01 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdenineAffinityBindingBiochemistryBiologyBiophysicsBiosensorCell LineageCellsCellular biologyChIP-seqChargeCongenital AbnormalityConsensusCraniofacial AbnormalitiesDNADNA BindingDNA Binding DomainDataDefectDevelopmentElectrostaticsEmbryoEnvironmental MonitoringEvolutionFOXC2 geneFOXM1 geneFamilyFluorescence AnisotropyGene ExpressionGenetic TranscriptionHistidineHumanHydrogen BondingImpairmentLigandsLuciferasesMeasuresModelingMolecularNeural CrestNeural Crest CellNuclearNucleic Acid BindingNucleic AcidsNucleotidesOutcomeProteinsPublishingRecombinant DNARecombinant ProteinsReporterResearch PersonnelRoleSpecific qualifier valueStructureSystemTestingThymineTimeTissuesTitrationsTranscriptional RegulationWorkZebrafishcell behaviorclinically relevantcraniofacialgenome-widein vivoinduced pluripotent stem cellinsightmalformationmembermutantpreferenceprogramspromotersensorstem cell differentiationstem cellssuccesstooltranscription factor
项目摘要
Abstract
Our proposal tests a new idea on how transcription factor-DNA binding selectivity is regulated within the context
of neural crest (NC) development and intracellular pH (pHi) dynamics. Transcription factors in FOX, SOX, MITF,
MYC, and other families with established roles in NC development and craniofacial lineages have a conserved
histidine that forms hydrogen bonds with DNA nucleotides. With the ability of histidine to titrate within the cellular
pH range and nuclear and cytosolic pH values being similar, our idea proposes that histidine-nucleotide binding
affinities (Kd’s) and hence promotor selectivity can be regulated by pHi dynamics. Despite this idea being
applicable to at least 65 transcription factors across multiple families it has largely escaped the notice of
investigators across different fields. The biophysical principles of our prediction are that when histidine is
protonated at a lower pH it will be a hydrogen bond donor with a hydrogen bond acceptor nucleotide, such as
thymine, and when histidine is deprotonated at a higher pH it will be a hydrogen bond acceptor with a hydrogen
bond donor nucleotide, such as adenine. Hence, we will test the hypothesis that pHi dynamics regulates
transcription factor-DNA binding selectivity for neural crest development by focusing on three transcription
factors from different families, FOXD3, SOX10, and MITF, that have established roles in NC development and
specification of craniofacial lineages. Our hypothesis is supported by pHi dynamics regulating gene expression
for stem cell differentiation and lineage specification, abundant structure data, and our preliminary findings.
Moreover, our hypothesis addresses a critical gap in our understanding of how transcription factors are used
reiteratively in developmental programs. Contributing to the success of our proposal is our work pioneering a
molecular understanding of how pHi dynamics regulates myriad cell behaviors by bridging protein electrostatics
and cell biology. In Aim 1 we will determine pH-dependent DNA binding affinities and motif preferences for
FOXD3, SOX10 and MITF. We will determine pH regulated Kd’s of recombinant DNA binding domains to
previously identified motifs by using fluorescence anisotropy, supported by preliminary data on pH regulated
binding affinities of FOXM1 and FOXC2, and identify pH-dependent genome-wide binding preferences with the
unbiased approach of systemic evolution of ligand by exponential enrichment (SELEX). In Aim 2 we will
determine the role of pHi dynamics in transcription factor-DNA binding in iPSC-derived neural crest cells
and in zebrafish models. Cell studies will identify pHi regulated motif preferences by using a dual fluorescent
reporter we developed and by ChIP-seq. Zebrafish studies, supported by our data showing spatial differences
in pHi in zebrafish embryos during the period of NC development, will test rescue of defects with homozygous-
null sox10 and mitf. If our predictions are correct, the outcome of our proposal would be identifying for the first
time that transcription factors can be pH sensors with pHi regulating promoter selectivity for NC development,
with our findings demonstrating in molecular detail how this occurs and with relevance to craniofacial anomalies.
抽象的
我们的提案测试了转录因子-DNA 结合选择性如何在上下文中调节的新想法
FOX、SOX、MITF 中神经嵴 (NC) 发育和细胞内 pH (pHi) 动力学的研究。
MYC 和其他在 NC 发育和颅面谱系中具有既定作用的家族具有保守的
组氨酸与 DNA 核苷酸形成氢键,具有组氨酸在细胞内滴定的能力。
pH范围与核和细胞质pH值相似,我们的想法提出组氨酸-核苷酸结合
尽管有这样的想法,但亲和力(Kd)和启动子选择性可以通过 pHi 动力学来调节。
它适用于多个家族的至少 65 个转录因子,但它在很大程度上没有引起人们的注意
我们预测的生物物理学原理是,当组氨酸为
在较低 pH 下质子化,它将成为具有氢键受体核苷酸的氢键供体,例如
胸腺嘧啶,当组氨酸在较高 pH 下去质子化时,它将成为带有氢的氢键受体
键供体核苷酸,例如腺嘌呤 因此,我们将检验 pHi 动力学调节的假设。
转录因子-DNA 结合选择性通过关注三种转录来促进神经嵴发育
来自不同家族(FOXD3、SOX10 和 MITF)的因子,这些因子在 NC 发展和
我们的假设得到了调节基因表达的 pHi 动力学的支持。
用于干细胞分化和谱系规范、丰富的结构数据以及我们的初步发现。
此外,我们的假设解决了我们对转录因子如何使用的理解中的一个关键差距
我们在发展计划中反复强调我们的工作是开创性的,为我们的建议的成功做出了贡献。
从分子角度理解 pHi 动力学如何通过桥接蛋白质静电来调节无数细胞行为
在目标 1 中,我们将确定 pH 依赖性 DNA 结合亲和力和基序偏好。
我们将确定重组 DNA 结合域的 pH 调节 Kd。
先前通过使用荧光各向异性识别的基序,并得到 pH 调节初步数据的支持
FOXM1 和 FOXC2 的结合亲和力,并利用
在目标 2 中,我们将通过指数富集进行配体系统进化的无偏方法(SELEX)。
确定 pHi 动力学在 iPSC 衍生神经嵴细胞转录因子-DNA 结合中的作用
在斑马鱼模型中,细胞研究将通过使用双荧光来识别 pHi 调节的基序偏好。
我们开发的报告器和斑马鱼研究,并得到我们显示空间差异的数据的支持。
在 NC 发育期间斑马鱼胚胎的 pHi 中,将测试纯合子缺陷的挽救
null sox10 和 mitf 如果我们的预测是正确的,我们提案的结果将是确定第一个。
转录因子可以成为 pH 传感器,具有 pHi 调节启动子选择性以用于 NC 开发的时间,
我们的研究结果以分子细节证明了这是如何发生的以及与颅面异常的相关性。
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 }}
DIANE L BARBER其他文献
DIANE L BARBER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('DIANE L BARBER', 18)}}的其他基金
Regulation of transcription factor activity in neural crest development by pH dynamics
pH 动态对神经嵴发育中转录因子活性的调节
- 批准号:
10508784 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
10469119 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
10659948 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
9105668 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
9487198 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
9906489 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
9275934 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Roles for Intracellular pH Dynamics in Cancer
细胞内 pH 动态在癌症中的作用
- 批准号:
10121379 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
相似国自然基金
N6-腺嘌呤甲基化修饰调控玉米抗旱性的分子机制研究
- 批准号:32370633
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
基于新型脂质多聚复合物的腺嘌呤碱基编辑系统对高草酸尿症的基因治疗研究
- 批准号:52373134
- 批准年份:2023
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸从头合成新途径的发现与解析
- 批准号:32370058
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
新一代精准、安全、适用范围更广的腺嘌呤碱基编辑器的开发及其在基因治疗中的应用研究
- 批准号:32371535
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
超亲和识别体的人工进化与全基因DNA/RNA腺嘌呤甲基化测序新方法
- 批准号:22234008
- 批准年份:2022
- 资助金额:280 万元
- 项目类别:重点项目
相似海外基金
Uncovering the role of a new DNA sequence pattern in nucleosome-protein interactions
揭示新的 DNA 序列模式在核小体-蛋白质相互作用中的作用
- 批准号:
10628145 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Enhanced delivery of site-specific DNA damaging toxins to prostate cancercells
增强向前列腺癌细胞输送特定位点 DNA 损伤毒素
- 批准号:
10654187 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Soluble (pro)renin receptor regulation of kidney fibrosis
可溶性肾素(原)受体对肾纤维化的调节
- 批准号:
10745143 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Regulation of transcription factor activity in neural crest development by pH dynamics
pH 动态对神经嵴发育中转录因子活性的调节
- 批准号:
10508784 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别:
Mutographs differentiating the racial and temporal incidence of multiple myeloma
区分多发性骨髓瘤种族和时间发病率的突变特征
- 批准号:
10468064 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 20.19万 - 项目类别: