Defining the mechanisms of epigenetic information flow
定义表观遗传信息流的机制
基本信息
- 批准号:10700867
- 负责人:
- 金额:$ 39.76万
- 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:2022-09-08 至 2027-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AreaBindingBiochemicalBiochemistryBiologyBiophysicsCell NucleusCellular biologyChemicalsChromatinChromatin StructureCognitionComplexDNADNA Modification ProcessDNA SequenceDevelopmentDisciplineDiseaseEpigenetic ProcessFamilyFundingFutureGenetic TranscriptionGenomeGenomicsGoalsHepatocyteHistonesInformation SystemsLengthModificationMolecularNational Institute of General Medical SciencesNeuronsNuclearNucleosomesPhysiologicalPlayProteinsRNAResearchRoleSignal PathwaySignal TransductionTranscription CoactivatorTranscriptional ActivationUntranslated RNAVariantWorkenvironmental changehistone modificationprogramssuccesstechnology developmenttooltool developmenttranscription factor
项目摘要
Chromatin, the assemblage of protein, DNA and RNA that represents the physiologic
form of the eukaryotic genome, imposes a million-fold length-scale compaction to fit
DNA in the nucleus. Rather than serving as mere static packaging, chromatin structure
acts as a dynamic regulator of underlying DNA function. Local chromatin structure may
be stable for decades, yet is sufficiently dynamic to respond to signaling pathways,
potentiating transcriptional program changes in development, disease, and
environmental changes. Indeed, cellular identity and changes thereof are intimately
connected to chromatin states-- keeping a neuron a neuron and not a liver cell. Apart
from DNA sequence-specific transcription factors, the information carriers responsible
for this structural variation are chemical modifications to the genome itself and attendant
histone proteins involved in packaging (often referred to as “epigenetic” marks), as well
as noncoding RNA acting at the chromatin interface. Although little known about these
epigenetic information carriers, it is clear that they play crucial roles in development,
cognition and disease. Elucidation of the molecular mechanisms by which epigenetic
information carriers impact chromatin structure and function, particularly in the context
of transcriptional activation is the unifying theme of the Ruthenburg lab. In the next four
years, we will discover and characterize the detailed mechanisms of new epigenetic
information carriers, focusing on nucleosome-level variation and orphaned histone
modifications, defining binding partners for recently appreciated DNA modifications and
their function, and performing detailed mechanistic characterization of a class of
molecules we discovered--chromatin-enriched noncoding RNA that act as local
transcriptional activators. In addition, we will biochemically define the function of RNA in
the MLL/SET1 family of histone modification complexes and its functional
consequences in cellular contexts. Our interdisciplinary work in these areas will require
the development of new tools and experimental approaches—our outstanding track
record of pioneering tool development with NIGMS funding makes the case that future
efforts will meet with similar success. The fundamental mechanistic understanding of
epigenetic information systems we will develop through these avenues will impact our
understanding of nuclear function and its dysregulation in disease.
染色质,代表生理学的蛋白质、DNA 和 RNA 的组合
真核基因组的形式,施加百万倍的长度尺度压缩以适应
细胞核中的 DNA 不仅仅是静态包装,而是染色质结构。
可能作为局部染色质结构的动态调节剂。
可以稳定数十年,但具有足够的动态来响应信号通路,
增强发育、疾病和疾病中的转录程序变化
事实上,细胞特性及其变化是密切相关的。
与染色质状态相关——保持神经元是神经元而不是肝细胞。
来自 DNA 序列特异性转录因子,负责信息载体
对于这种结构变异,是对基因组本身的化学修饰以及随之而来的
参与包装的组蛋白(通常称为“表观遗传”标记),以及
作为作用于染色质界面的非编码RNA,尽管人们对此知之甚少。
表观遗传信息载体,很明显它们在发育中发挥着至关重要的作用,
阐明表观遗传的分子机制。
信息载体影响染色质结构和功能,特别是在环境中
转录激活是鲁滕堡实验室接下来四个月的统一主题。
几年后,我们将发现并描述新表观遗传学的详细机制
信息载体,重点关注核小体水平变异和孤儿组蛋白
修饰,定义最近赞赏的 DNA 修饰的结合伙伴,以及
它们的功能,并执行一类的详细机械特性
我们发现的分子——富含染色质的非编码RNA,充当局部
此外,我们将从生化角度定义 RNA 的功能。
MLL/SET1 组蛋白修饰复合物家族及其功能
我们在这些领域的跨学科工作将需要。
新工具和实验方法的开发——我们的杰出领域
利用 NIGMS 资助进行开创性工具开发的记录表明,未来
的努力也会取得类似的成功。
我们将通过这些途径开发的表观遗传信息系统将影响我们的
了解核功能及其在疾病中的失调。
项目成果
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