Roles of Non-coding RNA, roX, in Global Chromatin Organization

非编码 RNA roX 在全球染色质组织中的作用

基本信息

项目摘要

Intellectual merit: Recent analyses of the genomes of various higher eukaryotic animals such as mice and humans have shown that an unexpectedly large fraction of transcripts do not encode proteins but rather specify functional RNAs. A growing body of evidence suggests that these non-coding transcripts are involved in a variety of regulatory mechanisms including chromatin organization, and that disruption of these processes can have drastic consequences for the organism. This project focuses on the role of the roX RNAs in dosage compensation in fruit flies, where males have a single X chromosome and females have two X chromosomes, similar to the XX and XY complement present in humans and other mammals. In flies, dosage compensation entails up-regulating the expression of hundreds of unrelated genes present on the X chromosome in order to equalize the quantities of the gene products between the sexes. Thus, it is an excellent model system to understand several aspects of eukaryotic gene regulation by non-coding RNA. The central player in dosage compensation is the MSL (Male Specific Lethal) complex, which includes the non-coding roX1 and roX2 RNAs and acts exclusively on the male X chromosome. A key development in the field was the discovery that the action of the MSL complex on the X chromosme is mediated by histone modification (specifically, acetylation of lysine 16 in histone H4). The goal of the present research is to characterize the molecular mechanism through which the conserved functional domains of the roX RNAs regulate the enzymatic activity of the MSL complex on the male X chromosome to achieve two-fold up-regulation of X-linked genes. By revealing the relationship between the structure and function of the roX RNAs, the project will define new aspects of RNA-protein interactions and their relevance in the context of chromatin remodeling complexes. Importantly, X-chromosome inactivation in mammals is also dependent on a complex that includes a non-coding RNA known as Xist. Although the Xist complex induces gene silencing on the X chromosome, in contrast to the up-regulation promoted by the MSL complex in fruit flies, a shared feature is the initiation of chromatin remodeling accompanied by spreading in cis from a non-coding RNA binding site. Beyond the involvement of epigenetic changes induced by global histone modification, the roles of non-coding RNAs in these processes are not well understood. Thus, the information obtained from studies of roX RNA will lead to enhanced understanding of X-chromosome inactivation in mammals and has the potential to advance general understanding of non-coding RNA-dependent gene regulation in eukaryotes.Broader impacts: Participants in a minority summer student research program for high school and undergraduate students will be included in the research activities in order to teach them principles and techniques of basic science. To disseminate information about RNA analysis tools including RNA structure prediction, alignmentsand searches, an internet-based facility for public users (http://bioinformatics.njit.edu/rna) will be continuously updated with non-coding RNA (roX) data generated through the project. To ensure open scientific communication, all data, protocols, constructs and transgenic flies developed through the project will be shared with other laboratories and institutions. Members of the research team will participate in multi- and interdisciplinary conferences and present research results obtained from the project. A long-term goal is for the contributions of the research to the field of chromatin organization to be integrated into basic education resources such as textbooks for graduate and undergraduate students.
学术价值:最近对小鼠和人类等各种高等真核动物的基因组进行的分析表明,出人意料的是,大部分转录本并不编码蛋白质,而是特异功能性 RNA。越来越多的证据表明,这些非编码转录本参与了包括染色质组织在内的多种调节机制,而这些过程的破坏可能会对生物体产生严重的后果。该项目重点研究 roX RNA 在果蝇剂量补偿中的作用,其中雄性有一条 X 染色体,雌性有两条 X 染色体,类似于人类和其他哺乳动物中存在的 XX 和 XY 补体。 在果蝇中,剂量补偿需要上调 X 染色体上数百个不相关基因的表达,以平衡两性之间基因产物的数量。 因此,它是了解非编码 RNA 真核基因调控的几个方面的优秀模型系统。剂量补偿的核心角色是 MSL(男性特异性致死)复合物,它包括非编码 roX1 和 roX2 RNA,专门作用于男性 X 染色体。该领域的一个关键进展是发现 MSL 复合物对 X 染色体的作用是通过组蛋白修饰(特别是组蛋白 H4 中的赖氨酸 16 的乙酰化)介导的。本研究的目标是表征roX RNA的保守功能域调节男性X染色体上MSL复合物的酶活性以实现X连锁基因两倍上调的分子机制。通过揭示 roX RNA 的结构和功能之间的关系,该项目将定义 RNA-蛋白质相互作用的新方面及其在染色质重塑复合物背景下的相关性。重要的是,哺乳动物中 X 染色体失活还依赖于一种复合物,该复合物包含一种称为 Xist 的非编码 RNA。 虽然 Xist 复合物诱导 X 染色体上的基因沉默,但与果蝇中 MSL 复合物促进的上调相反,共同的特征是染色质重塑的启动,伴随着从非编码 RNA 结合位点顺式扩展。除了整体组蛋白修饰引起的表观遗传变化之外,非编码 RNA 在这些过程中的作用尚不清楚。因此,从 roX RNA 研究中获得的信息将有助于增强对哺乳动物 X 染色体失活的理解,并有可能促进对真核生物中非编码 RNA 依赖性基因调控的一般理解。 更广泛的影响:针对高中生和本科生的少数暑期学生研究项目的参与者将被纳入研究活动,以便向他们传授基础科学的原理和技术。为了传播有关 RNA 分析工具(包括 RNA 结构预测、比对和搜索)的信息,面向公众用户的基于互联网的设施 (http://bioinformatics.njit.edu/rna) 将使用通过该项目生成的非编码 RNA (roX) 数据不断更新。为了确保开放的科学交流,通过该项目开发的所有数据、协议、结构和转基因果蝇将与其他实验室和机构共享。研究团队成员将参加多学科和跨学科的会议并展示从项目中获得的研究成果。 长期目标是将研究对染色质组织领域的贡献纳入研究生和本科生教科书等基础教育资源中。

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 }}

Yongkyu Park其他文献

Regulation of inter- and intramolecular interaction of RNA, DNA, and proteins by MLE.
通过 MLE 调节 RNA、DNA 和蛋白质的分子间和分子内相互作用。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hyangyee Oh;A. M. Parrott;Yongkyu Park;Chee
  • 通讯作者:
    Chee
Topology of RbsC, a Membrane Component of the Ribose Transporter, Belonging to the AraH Superfamily
RbsC(核糖转运蛋白的膜成分,属于 AraH 超家族)的拓扑结构
  • DOI:
    10.1128/jb.181.3.1039-1042.1999
  • 发表时间:
    1999
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Yongkyu Park;Chankyu Park
  • 通讯作者:
    Chankyu Park
Discovery of functional elements in 12 Drosophila genomes using evolutionary signatures
利用进化特征在 12 个果蝇基因组中发现功能元件
  • DOI:
    10.1038/nature06340
  • 发表时间:
    2007-11-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    48.500
  • 作者:
    Alexander Stark;Michael F. Lin;Pouya Kheradpour;Jakob S. Pedersen;Leopold Parts;Joseph W. Carlson;Madeline A. Crosby;Matthew D. Rasmussen;Sushmita Roy;Ameya N. Deoras;J. Graham Ruby;Julius Brennecke;Emily Hodges;Angie S. Hinrichs;Anat Caspi;Benedict Paten;Seung-Won Park;Mira V. Han;Morgan L. Maeder;Benjamin J. Polansky;Bryanne E. Robson;Stein Aerts;Jacques van Helden;Bassem Hassan;Donald G. Gilbert;Deborah A. Eastman;Michael Rice;Michael Weir;Matthew W. Hahn;Yongkyu Park;Colin N. Dewey;Lior Pachter;W. James Kent;David Haussler;Eric C. Lai;David P. Bartel;Gregory J. Hannon;Thomas C. Kaufman;Michael B. Eisen;Andrew G. Clark;Douglas Smith;Susan E. Celniker;William M. Gelbart;Manolis Kellis
  • 通讯作者:
    Manolis Kellis

Yongkyu Park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 }}

相似国自然基金

Non-CG DNA甲基化平衡大豆产量和SMV抗性的分子机制
  • 批准号:
    32301796
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
long non-coding RNA(lncRNA)-activatedby TGF-β(lncRNA-ATB)通过成纤维细胞影响糖尿病创面愈合的机制研究
  • 批准号:
    LQ23H150003
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
染色体不稳定性调控肺癌non-shedding状态及其生物学意义探索研究
  • 批准号:
    82303936
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
变分法在双临界Hénon方程和障碍系统中的应用
  • 批准号:
    12301258
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
BTK抑制剂下调IL-17分泌增强CD20mb对Non-GCB型弥漫大B细胞淋巴瘤敏感性
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Non-TAL效应子NUDX4通过Nudix水解酶活性调控水稻白叶枯病菌致病性的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
一种新non-Gal抗原CYP3A29的鉴定及其在猪-猕猴异种肾移植体液排斥反应中的作用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
非经典BAF(non-canonical BAF,ncBAF)复合物在小鼠胚胎干细胞中功能及其分子机理的研究
  • 批准号:
    32170797
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Non-Oberbeck-Boussinesq效应下两相自然对流问题的建模及高效算法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
植物胚乳发育过程中non-CG甲基化调控的分子机制探究
  • 批准号:
    LQ21C060001
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Roles of meiotic-stage non-coding RNAs in maize anther development
减数分裂阶段非编码RNA在玉米花药发育中的作用
  • 批准号:
    2320971
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Standard Grant
The roles of long non-coding RNAs in neuronal function
长链非编码RNA在神经元功能中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05469
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Defining the gene regulatory roles of non-coding variants in the pathogenesis of autism
定义非编码变异在自闭症发病机制中的基因调控作用
  • 批准号:
    10537043
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
Probing the regulatory roles of long non-coding RNAs associated with cell surface receptors
探究与细胞表面受体相关的长非编码RNA的调节作用
  • 批准号:
    562155-2021
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Defining the roles of an enhancer long non-coding RNA eIncRNA-ID2 in rickettsial pathogenesis and immunity
定义增强子长链非编码 RNA eIncRNA-ID2 在立克次体发病机制和免疫中的作用
  • 批准号:
    10323675
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
The roles of long non-coding RNAs in neuronal function
长链非编码RNA在神经元功能中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05469
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Understanding roles of non-coding RNAs in apoptosis-induced proliferation
了解非编码 RNA 在细胞凋亡诱导的增殖中的作用
  • 批准号:
    2430053
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Studentship
The roles of long non-coding RNAs in neuronal function
长链非编码RNA在神经元功能中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05469
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Roles of a non-coding RNA that regulates normal and neoplastic T cell development
调节正常和肿瘤性 T 细胞发育的非编码 RNA 的作用
  • 批准号:
    19KK0222
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
The roles of long non-coding RNAs in neuronal function
长链非编码RNA在神经元功能中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-05469
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 48万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了