Mechanisms of pathogenic gene activation by aberrant transcriptional hubs formed by mutant ENL

突变ENL形成的异常转录中心激活致病基因的机制

基本信息

  • 批准号:
    10750194
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2026-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Transcription is an essential and tightly regulated process that requires the coordination of many factors to ensure proper gene expression. Current models of transcription are predicated on stable, hierarchical interactions. These models have been challenged through recent developments in in vivo imaging, which have revealed that many transcriptional regulatory proteins interact transiently with chromatin. Instead of relying on stability, occupancy at target loci is achieved through more frequent interactions resulting from the formation of high local-concentration assemblies within nuclei, called hubs. Little is known about the functional impacts of hub formation on transcription, how hubs alter the kinetics of regulatory proteins and how hubs function in cancer, human expansion repeat disease, and other diseases. Previous studies largely rely on the ectopic overexpression of proteins of interest and qualitative assays to study hub function and there is a of lack of both specific strategies to perturb hub formation/properties with a measurable functional output and application of suitable technologies to look at protein kinetics in vivo. The goal of this project is to use oncogenic mutations found in the chromatin reader protein, ENL, to elucidate the mechanisms by which hubs impact transcription. ENL mutations are among the first examples of pathogenic mutations that result in aberrant hub formation. Importantly, such hub formation is functionally required for hyper-activation of target genes. The high specificity and gain-of-function nature of ENL mutations make them a powerful system to study both the mechanisms of hub formation as well as how aberrant hubs contribute to human disease. I hypothesize that ENL mutant proteins promote the clustering of multiple elements, both genomic and proteomic, to alter transcription at target loci. In Aim 1, I will combine advanced imaging techniques, including single molecule tracking and live imaging of transcription, to determine the effect of hub formation on the molecular kinetics of incorporated proteins and transcription dynamics. In Aim 2, I will investigate the effect of hub formation on the spatial proximity of target genes using DNA-FISH and live imaging to determine if hubs drive genome reorganization for coordinated expression of target loci. Completion of this project will offer novel insights as to how pathogenic mutations result in aberrant hub formation and affect transcriptional dynamics to drive disease. More broadly, this work will advance our understanding of hub-mediated gene regulation, revealing the potential for novel therapeutic strategies to target gene dysregulation in disease.
项目概要 转录是一个重要且严格调控的过程,需要许多因素的协调 确保基因正确表达。当前的转录模型基于稳定的、分层的 互动。这些模型受到体内成像最新发展的挑战,这些发展已 研究表明许多转录调节蛋白与染色质短暂相互作用。而不是依赖 稳定性,通过形成更频繁的相互作用来实现目标位点的占据 原子核内的高局部浓度组件,称为中心。对于功能影响知之甚少 转录中的中枢形成、中枢如何改变调节蛋白的动力学以及中枢如何在癌症中发挥作用, 人类扩张重复疾病和其他疾病。以往的研究很大程度上依赖于异位 目的蛋白的过度表达和研究中枢功能的定性测定,两者都缺乏 通过可测量的功能输出和应用来扰乱枢纽形成/属性的具体策略 研究体内蛋白质动力学的合适技术。该项目的目标是利用致癌突变 在染色质读取蛋白 ENL 中发现,用于阐明中枢影响转录的机制。 ENL 突变是导致异常枢纽形成的致病性突变的首批例子之一。 重要的是,这种枢纽的形成是靶基因过度激活的功能所必需的。特异性高 ENL 突变的功能获得性和功能获得性使它们成为研究这两种机制的强大系统 中枢的形成以及异常中枢如何导致人类疾病。我假设 ENL 突变蛋白 促进基因组和蛋白质组等多个元件的聚集,以改变目标位点的转录。在 目标1,我将结合先进的成像技术,包括单分子跟踪和实时成像 转录,以确定中心形成对掺入蛋白质的分子动力学的影响, 转录动力学。在目标 2 中,我将研究枢纽形成对目标空间邻近度的影响 使用 DNA-FISH 和实时成像来确定中枢是否驱动基因组重组以协调基因组 目标位点的表达。该项目的完成将为致病突变如何产生提供新的见解 异常枢纽形成并影响转录动力学以驱动疾病。更广泛地说,这项工作将 增进我们对中枢介导的基因调控的理解,揭示新型治疗的潜力 针对疾病中基因失调的策略。

项目成果

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