细胞核内actin聚合促进聚合酶RNA Pol II相分离调控转录过程的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900898
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0504.物理生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Transcription controls essential cellular processes including selective expression of genes and cell differentiation. A variety of proteins are involved in the regulation of RNA Pol II transcription. Nuclear actin, as one of these regulators, is critical for the transcription of RNA Pol II, but the molecular mechanisms remain unknown. The phase separation regulation mechanism during transcription has been uncovered in the last two years, revealing the important role of phase separation in maintaining chromatin structure and regulating transcription. This project intends to study the regulation of nuclear actin on RNA Pol II from the perspective of phase separation. We propose that nuclear actin is involved in the regulation of transcriptional processes by controlling RNA Pol II phase separation through interacting with multiple proteins. Signaling such as serum stimulation causes polymerization of nuclear actin, enhances the interaction between unstructured regions of RNA Pol II molecules, promotes RNA Pol II phase separation, and initiates transcription. The project will use a variety of technologies for in-depth research. It is proposed to establish a live cell imaging system to control the phase separation process of RNA Pol II in real time, establish a sensitive and interference-free nuclear actin labeling method, determine the effect of multi-protein interaction on the phase separation process of RNA Pol II, and finally reveal the molecular mechanism of nuclear actin regulating RNA Pol II transcription. Using the new phase separation concept to explain the long-conflicted nuclear actin regulation of transcription, will open up a new perspective for the study of nuclear actin function, increase our understanding of transcriptional regulation, and guide us to understand more phenomena in the cell from the view of phase separation.
多种蛋白参与调控RNA聚合酶II的转录过程,细胞核内微丝对于聚合酶II的转录至关重要,但具体分子机制仍未知。转录过程中的相分离调控近两年被发现可以维持染色质结构、调节转录功能。本项目拟从相分离的角度研究微丝对聚合酶II的调节作用。我们提出微丝通过与多个蛋白相互作用控制聚合酶II相分离,参与调节转录过程。血清刺激等信号转导引起微丝的聚合,增强含有无结构区域的聚合酶II分子之间相互作用,促进聚合酶II相分离,引发转录起始。本项目将综合使用多种技术进行深入研究。拟建立活细胞成像系统实时控制聚合酶II相分离过程,建立灵敏的微丝无干扰标记方法,确定多蛋白相互作用对聚合酶II相分离过程的影响,最终揭示微丝调控聚合酶 II分子机制。利用全新的相分离概念解释困惑已久的微丝调控转录问题,将为研究细胞核内微丝的功能开启崭新视角,增加我们对于转录调控更深层次的认识,指导我们从相分离角度理解细胞内更多现象。

结项摘要

多种蛋白参与调控RNA聚合酶II的转录过程,细胞核内微丝对于聚合酶II的转录至关重要。受限于细胞核内肌动蛋白的含量和结构状态多样等因素,细胞核内肌动蛋白对转录调控的分子机制一直不明确。本研究从相分离出发,综合使用多种技术进行了深入研究。我们首先建立了“RNA-Pol II-PSF-NonO-N-WASP”的共相分离系统,并且验证了该相分离体系会招募Arp2/3和G-actin,并进一步促进G-actin的聚合。同时,通过干扰G-actin聚合等方法,本研究发现肌动蛋白的聚合会反过来促进RNA-Pol II的相分离,进而调控转录。该结果提出了核肌动蛋白在转录调控中的新机制,并为转录工厂的形成提供了分子基础。最后,本论文通过一系列N-WASP突变体发现N-WASP的酸性末端会破坏RNA-Pol II的相分离,这为转录起始向转录延伸的过渡提供了一个新的可能途径。利用全新的相分离概念解释细胞核内微丝调控RNA Pol II转录问题,为研究细胞核内微丝的功能开启崭新视角,增加我们对于转录调控更深层次的认识,指导我们从相分离角度理解细胞内更多现象。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
TagBiFC technique allows long-term single-molecule tracking of protein-protein interactions in living cells
TagBiFC 技术允许对活细胞中蛋白质-蛋白质相互作用进行长期单分子追踪
  • DOI:
    10.1038/s42003-021-01896-7
  • 发表时间:
    2021-03-19
  • 期刊:
    Communications Biology
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Shao S;Zhang H;Zeng Y;Li Y;Sun C;Sun Y
  • 通讯作者:
    Sun Y
Nuclear actin regulates inducible transcription by enhancing RNA polymerase II clustering
核肌动蛋白通过增强 RNA 聚合酶 II 聚类来调节诱导转录
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aay6515
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science Advances
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Wei Mian;Fan Xiaoying;Ding Miao;Li Ruifeng;Shao Shipeng;Hou Yingping;Meng Shaoshuai;Tang Fuchou;Li Cheng;Sun Yujie
  • 通讯作者:
    Sun Yujie
Reversible phase separation of HSF1 is required for an acute transcriptional response during heat shock
热休克期间的急性转录反应需要 HSF1 的可逆相分离
  • DOI:
    10.1038/s41556-022-00846-7
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nature Cell Biology
  • 影响因子:
    21.3
  • 作者:
    Hongchen Zhang;Shipeng Shao;Yong Zeng;Xiaotian Wang;Yizhi Qin;Qiunan Ren;Shengqi Xiang;Yuxin Wang;Junyu Xiao;Yujie Sun
  • 通讯作者:
    Yujie Sun

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其他文献

明渠交汇口三维水力特性大涡模拟研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    魏文礼;张泽伟;邵世鹏
  • 通讯作者:
    邵世鹏
曝气池曝气管布置方式对流速分布影响的数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉玲;白戈;邵世鹏;魏文礼
  • 通讯作者:
    魏文礼
T 型丁坝对 90°弯道水力特性影响的大涡模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    魏文礼;李盼盼;邵世鹏
  • 通讯作者:
    邵世鹏

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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