Negative transcription elongation factors prevent transcriptional interference in plants

负转录延伸因子可防止植物中的转录干扰

基本信息

  • 批准号:
    2001115
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 96.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-03-15 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The genomes of plants and animals can contain tens of thousands of genes, each of which must be turned on, or expressed, at specific levels, times, and locations. A fundamental challenge is ensuring that the expression of one gene does not inappropriately affect the expression of its neighbors. In plants, little is known about how such interference is prevented, and studying this mechanism is the goal of this project. The research will be carried out by undergraduate and graduate students, and the data generated in the project will be used in an online Molecular Genetics and Genomics course for high school teachers to help them gain new skills that they can take to their classrooms. When two genes are located close together on the same strand of DNA, i.e., in tandem, there is potential for expression--transcription by RNA polymerase II (Pol II)--to interfere with expression of the downstream gene. One way to prevent this interference would be to block the progress of the Pol II as it nears the end of the first gene, so that invasion of the promoter region of the second gene is barred. Preliminary work led to discovery of a family of negative transcription elongation factors, called BORDER proteins, that are enriched regions between tandem genes. The BORDER proteins appear prevent expression interference by promoting pausing of Pol II near the end of the upstream gene. In the absence of BORDER proteins, pausing in the upstream gene is reduced and Pol II moves into the promoter region of the downstream gene, resulting in its decreased expression. Experiments will study how the BORDER proteins interact with Pol II to induce pausing. Studies will be conducted in two plant species, Arabidopsis and rice, which both have BORDER proteins, but different spacing between tandem genes. This comparative approach will help discern the shared features of BORDER protein function across species. Moreover, because proteins with similarities to the plant BORDER proteins exist also in fungi and animals, the work is expected to have broad impact on understanding how expression of tandemly arranged genes is coordinated.This research is co-funded by the Biological Sciences Directorate Genetic Mechanisms Program in the Division of Molecular and Cellular Biosciences and the Plant Genome Research Program in the Division of Integrative Organismal Systems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
植物和动物的基因组可以包含成千上万的基因,每个基因都必须在特定的水平,时间和位置被打开或表达。 一个根本的挑战是确保一个基因的表达不会不适当地影响其邻居的表达。 在植物中,人们对如何防止这种干扰知之甚少,研究这种机制是本项目的目标。该研究将由本科生和研究生进行,该项目产生的数据将用于高中教师的在线分子遗传学和基因组学课程,以帮助他们获得可以带到课堂上的新技能。 当两个基因紧密地位于同一条DNA链上时,即,同时,表达--RNA聚合酶II(Pol II)的转录--有可能干扰下游基因的表达。防止这种干扰的一种方法是在Pol II接近第一个基因的末端时阻断它的进程,从而阻止第二个基因的启动子区域的侵入。 初步工作导致发现了一个负转录延伸因子家族,称为BORDER蛋白,它们是串联基因之间的富集区域。 BORDER蛋白似乎通过促进上游基因末端附近Pol II的暂停来防止表达干扰。在没有BORDER蛋白的情况下,上游基因的停顿减少,Pol II移动到下游基因的启动子区,导致其表达降低。实验将研究BORDER蛋白如何与Pol II相互作用以诱导暂停。 研究将在两种植物中进行,拟南芥和水稻,它们都有BORDER蛋白,但串联基因之间的间隔不同。这种比较方法将有助于辨别不同物种间BORDER蛋白功能的共同特征。 此外,由于与植物BORDER蛋白相似的蛋白质也存在于真菌和动物中,这项工作有望对理解串联排列的基因表达是如何协调的产生广泛的影响。由分子和细胞生物科学部的生物科学理事会遗传机制计划和综合有机体系统部的植物基因组研究计划资助。该奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。

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)
Widespread premature transcription termination of Arabidopsis thaliana NLR genes by the spen protein FPA.
  • DOI:
    10.7554/elife.65537
  • 发表时间:
    2021-04-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Parker MT;Knop K;Zacharaki V;Sherwood AV;Tomé D;Yu X;Martin PG;Beynon J;Michaels SD;Barton GJ;Simpson GG
  • 通讯作者:
    Simpson GG
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  • DOI:
    10.1038/s41467-023-43311-1
  • 发表时间:
    2023-11-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang, Zhen;Castillo-Gonzalez, Claudia M.;Zhao, Changjiang;Tong, Chun-Yip;Li, Changhao;Zhong, Songxiao;Liu, Zhiyang;Xie, Kaili;Zhu, Jiaying;Wu, Zhongshou;Peng, Xu;Jacob, Yannick;Michaels, Scott D.;Jacobsen, Steven E.;Zhang, Xiuren
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiuren
The BORDER family of negative transcription elongation factors regulates flowering time in Arabidopsis.
  • DOI:
    10.1016/j.cub.2021.09.074
  • 发表时间:
    2021-12-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu X;Martin PGP;Zhang Y;Trinidad JC;Xu F;Huang J;Thum KE;Li K;Zhao S;Gu Y;Wang X;Michaels SD
  • 通讯作者:
    Michaels SD
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  • 通讯作者:
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知道了