Dissecting the regulatory role of a eukaryotic transcription factor in RNA-templated transcription catalyzed by DNA-directed RNA polymerase II
剖析真核转录因子在 DNA 指导的 RNA 聚合酶 II 催化的 RNA 模板转录中的调节作用
基本信息
- 批准号:10047065
- 负责人:
- 金额:$ 41.09万
- 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:2020-08-01 至 2023-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:BacteriaBasic ScienceBindingBinding SitesBiological AssayBiotinCellsChemicalsCuesDNADNA Polymerase IIDNA-Directed RNA PolymeraseDataData AnalysesData CollectionDevelopmentDiseaseExperimental DesignsGene ExpressionGenetic TranscriptionGlycineGoalsHealth SciencesHepatitis Delta VirusHumanIn VitroKnowledgeLaboratoriesMammalian CellMapsMediatingModelingMolecularMutationOrganismOutcomePhenotypePotatoProcessRNARNA BindingRNA Polymerase IIRNA SplicingRegulationResearchResearch PersonnelRoleStructureStudentsTertiary Protein StructureTestingTrainingTranscription ElongationTranscription Factor TFIIIATranscription InitiationTranscription Initiation SiteVariantViroidsbasecareereffective therapyexperienceexperimental studygenetic informationhands on researchimaging systemin vivoinsightnovelnovel strategiespathogenpromoterrecruitresearch to practiceresponseskillssymposiumthree dimensional structuretranscription factortranscription factor S-IIundergraduate researchundergraduate student
项目摘要
Project Summary
Transcription is a fundamental process that mediates the interplay between genetic information and
phenotypes, thus vital for development, responses to environmental cues, and diseases. Transcription is
primarily catalyzed by DNA-directed RNA polymerases (DdRPs), which are highly conserved among
eukaryotic organisms. It has been well established that regulation from multiple layers controls DdRP-
catalyzed transcription on DNA templates. Interestingly, some DdRPs recognize both DNA and RNA
templates for transcription. This RNA-templated activity regulates gene expression in bacteria and
mammalian cells and is employed by pathogens (i.e., viroids and human hepatitis delta virus) for propagation.
However, the machinery and mechanism for RNA-templated transcription by DdRPs are poorly understood.
Using the replication of potato spindle tuber viroid (PSTVd) as a model, preliminary data showed that a highly
conserved glycine in the second largest subunit of Pol II is critical for DNA-directed but not RNA-templated
transcription, indicating the different requirements of this residue for DNA and RNA templates. In addition,
data showed that TFIIS, a general transcription factor essential for DNA-directed transcription, is dispensable
for PSTVd RNA-templated transcription, suggesting that a specialized group of factors are required for
transcription of DNA versus RNA templates. Furthermore, the eukaryotic transcription factor TFIIIA-7ZF,
which binds RNA but not DNA, has been shown as a critical factor in facilitating Pol II-catalyzed transcription
on PSTVd RNA templates. The TFIIIA-7ZF binding site maps to a region next to the transcription initiation
site and is critical for Pol II binding and PSTVd replication, suggesting that this binding site acts as an RNA
promoter. Together, these findings inspire the central hypothesis that Pol II recruits a specialized group
of factors to selectively recognize RNA as templates and catalyze transcription. Using a novel in vitro
transcription (IVT) assay that is based on Pol II-catalyzed transcription of PSTVd, the goal of this project is to
further dissect the regulatory mechanism for specialized Pol II machinery to transcribe RNA templates. To
achieve this goal, three aims are proposed to further dissect the role of TFIIIA-7ZF in RNA-templated
transcription, map the TFIIIA-7ZF/Pol II binding domains, and characterize the molecular basis of an RNA
promoter. The expected outcomes will provide novel insights into the regulatory mechanism underlying RNA-
templated transcription catalyzed by Pol II and provide valuable knowledge to better delineate RNA promoters.
As this project aims to uncover the basic principles governing the modus operandi of RNA polymerases that
are highly conserved across eukaryotic organisms, the results gained here will provide an in-depth knowledge
of RNA-templated transcription. Such in-depth knowledge will lead to the full understanding of factors and the
regulatory mechanism underlying RNA-templated transcription and facilitate the development of effective
treatments for diseases caused by infectious RNAs.
项目概要
转录是介导遗传信息与遗传信息之间相互作用的基本过程。
表型,因此对于发育、对环境线索的反应和疾病至关重要。转录是
主要由 DNA 指导的 RNA 聚合酶 (DdRP) 催化,DdRP 在生物体中高度保守
真核生物。众所周知,多层监管控制着 DdRP-
DNA 模板上的催化转录。有趣的是,一些 DdRP 可识别 DNA 和 RNA
转录模板。这种以 RNA 为模板的活性调节细菌中的基因表达
哺乳动物细胞,并被病原体(即类病毒和人类丁型肝炎病毒)用来繁殖。
然而,人们对 DdRP 以 RNA 为模板的转录的机制和机制知之甚少。
以马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)的复制为模型,初步数据表明,高度
Pol II 第二大亚基中的保守甘氨酸对于 DNA 导向而非 RNA 模板至关重要
转录,表明该残基对DNA和RNA模板的不同要求。此外,
数据表明,TFIIS作为DNA定向转录所必需的通用转录因子,是可有可无的
PSTVd RNA 模板转录,表明需要一组专门的因子
DNA 与 RNA 模板的转录。此外,真核转录因子 TFIIIA-7ZF,
它结合 RNA 但不结合 DNA,已被证明是促进 Pol II 催化转录的关键因素
在 PSTVd RNA 模板上。 TFIIIA-7ZF 结合位点映射到转录起始附近的区域
位点,对于 Pol II 结合和 PSTVd 复制至关重要,表明该结合位点充当 RNA
发起人。总之,这些发现激发了一个中心假设:Pol II 招募了一个专门的团队
选择性识别 RNA 作为模板并催化转录的因子。使用体外小说
基于 Pol II 催化 PSTVd 转录的转录 (IVT) 测定,该项目的目标是
进一步剖析专门的 Pol II 机器转录 RNA 模板的调控机制。到
为了实现这一目标,提出了三个目标来进一步剖析 TFIIIA-7ZF 在 RNA 模板化中的作用
转录、绘制 TFIIIA-7ZF/Pol II 结合域图并表征 RNA 的分子基础
发起人。预期结果将为 RNA 调控机制提供新的见解
Pol II 催化的模板化转录为更好地描绘 RNA 启动子提供了宝贵的知识。
由于该项目旨在揭示控制 RNA 聚合酶操作方式的基本原理,
在真核生物中高度保守,这里获得的结果将提供深入的知识
RNA 模板转录。这种深入的知识将导致对因素和问题的充分理解。
RNA模板转录的调控机制并促进有效的开发
治疗由传染性 RNA 引起的疾病。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 作者:Ma J;Mudiyanselage SDD;Wang Y
- 通讯作者:Wang Y
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- DOI:
- 发表时间:2022-09-27
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Ma, Junfei;Dissanayaka Mudiyanselage, Shachinthaka D;Park, Woong June;Wang, Mo;Takeda, Ryuta;Liu, Bin;Wang, Ying
- 通讯作者:Wang, Ying
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类病毒的研究揭示了 RNA 三维结构基序在植物 RNA 贩运中的作用。
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Ma, Junfei;Wang, Ying
- 通讯作者:Wang, Ying
Long Noncoding RNAs in Plant-Pathogen Interactions.
植物-病原体相互作用中的长非编码RNA。
- DOI:
- 发表时间:2023-08
- 期刊:
- 影响因子:3.2
- 作者:Wang, Ying;Folimonova, Svetlana Y
- 通讯作者:Folimonova, Svetlana Y
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