Holistic approach to the bacterial genetic regulation system

细菌遗传调控系统的整体方法

基本信息

项目摘要

Exploration of the bacterial genetic regulation system is central for the advancement of both systems and synthetic biology and for establishing efficient knowledge-based approaches in biotechnology and biomedicine. Vigorous international research employing high-throughput technologies revealed the true complexity of the problem and a critical need for an appropriate methodological approach integrating different structural and organisational features of the genetic regulation system. At the bottom line, the major requirement is to understand the control of information flow in the genetic system. We have developed a new holistic methodology integrating the DNA sequence organization, DNA topology, gene order, gene function and the dynamics of interactions between the regulators and their targets in chromosomal macrodomains. Using this methodology we recently provided a first mechanistic insight into how the organization of a complete bacterial chromosome encodes a spatiotemporal program integrating DNA replication and global gene expression. Our work illuminated why the timing of the expression of a gene is linked to its position on the bacterial chromosome and provided a view of the nucleoid as a highly organized dynamic entity optimized for coordinating oxygen and nutrient availability with spatiotemporal gene expression during rapid growth and its cessation. The prediction is that during the bacterial growth cycle reorganization of transcription is driven by a spatiotemporal gradient of DNA superhelical density from the origin to terminus of chromosomal replication. This gradient is modulated by compositional changes of the abundant nucleoid-associated proteins (NAPs), which constrain DNA supercoils in variable chromosomal regions thus coordinately reorganizing the chromosomal shape and transcription. The observed regional effects on transcription in the bacterial chromosome suggest that strategic positioning of regulatory genes may provide new powerful means for controlling bacterial gene expression and adaptation. The work intended in this project aims to provide such novel tools crucial for implementing knowledge-based approaches in a range of related fields concerned with both fundamental and applied aspects of the bacterial gene regulation.
细菌遗传调控系统的探索对于系统和合成生物学的发展以及建立生物技术和生物医学中有效的基于知识的方法至关重要。采用高通量技术的国际研究显示了问题的真正复杂性,并迫切需要一种适当的方法,将遗传调控系统的不同结构和组织特征结合起来。归根结底,主要的要求是了解遗传系统中信息流的控制。我们已经开发了一种新的整体方法,整合了DNA序列组织,DNA拓扑结构,基因顺序,基因功能和染色体宏域中的调节剂和它们的目标之间的相互作用的动力学。使用这种方法,我们最近提供了一个完整的细菌染色体的组织如何编码整合DNA复制和全球基因表达的时空程序的第一个机制的见解。我们的工作阐明了为什么基因表达的时间与其在细菌染色体上的位置有关,并提供了一个观点,即类核是一个高度组织化的动态实体,在快速生长和停止过程中,它被优化用于协调氧气和营养物质的可用性与时空基因表达。预测是,在细菌生长周期中,转录的重组是由DNA超螺旋密度从染色体复制的起点到终点的时空梯度驱动的。这种梯度由丰富的核苷酸相关蛋白(NAP)的组成变化来调节,这些蛋白将DNA超螺旋限制在可变的染色体区域中,从而协调重组染色体形状和转录。观察到的区域效应在细菌染色体的转录表明,战略定位的调控基因可能提供新的强大的手段,控制细菌基因的表达和适应。本项目的工作旨在提供这些新的工具,这些工具对于在与细菌基因调控的基础和应用方面有关的一系列相关领域中实施基于知识的方法至关重要。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DNA thermodynamic stability and supercoil dynamics determine the gene expression program during the bacterial growth cycle.
  • DOI:
    10.1039/c3mb25515h
  • 发表时间:
    2013-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Patrick Sobetzko;M. Glinkowska;A. Travers;G. Muskhelishvili
  • 通讯作者:
    Patrick Sobetzko;M. Glinkowska;A. Travers;G. Muskhelishvili
{{ 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 }}

Professor Dr. Georgi Muskhelishvili其他文献

Professor Dr. Georgi Muskhelishvili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 }}

{{ truncateString('Professor Dr. Georgi Muskhelishvili', 18)}}的其他基金

Elucidation of the regulation of Escherichia coli fis gene promoter by interactions between a module of RNA polymerase molecules and DNA architectural proteins
通过 RNA 聚合酶分子模块和 DNA 结构蛋白之间的相互作用阐明大肠杆菌 fis 基因启动子的调节
  • 批准号:
    49352938
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Analysis of growth phase-dependent long-range nucleoprotein complexes of nucleoid-associated proteins and their impact on gene regulation in Escherichia coli
大肠杆菌中核相关蛋白的生长阶段依赖性长程核蛋白复合物分析及其对基因调控的影响
  • 批准号:
    5453086
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

量化 domain 的拓扑性质
  • 批准号:
    11771310
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Riemann-Hilbert方法的相关问题研究
  • 批准号:
    11026205
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
EnSite array指导下对Stepwise approach无效的慢性房颤机制及消融径线设计的实验研究
  • 批准号:
    81070152
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
MBR中溶解性微生物产物膜污染界面微距作用机制定量解析
  • 批准号:
    50908133
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
新型低碳马氏体高强钢在不同低温下解理断裂物理模型的研究
  • 批准号:
    50671047
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于生态位理论与方法优化沙区人工植物群落的研究
  • 批准号:
    30470298
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Copper Sensing in Uropathogenic Escherichia coli
尿路致病性大肠杆菌中的铜感应
  • 批准号:
    10604449
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Proton-secreting epithelial cells as key modulators of epididymal mucosal immunity - Administrative Supplement
质子分泌上皮细胞作为附睾粘膜免疫的关键调节剂 - 行政补充
  • 批准号:
    10833895
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Macrophage metabolism in diabetes and tuberculosis comorbidity
糖尿病和结核病合并症中的巨噬细胞代谢
  • 批准号:
    10645801
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Novel Computational Methods for Microbiome Data Analysis in Longitudinal Study
纵向研究中微生物组数据分析的新计算方法
  • 批准号:
    10660234
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigating metabolism and DNA damage repair in uropathogenic Escherichia coli fluoroquinolone persisters
研究泌尿道致病性大肠杆菌氟喹诺酮类持续存在的代谢和 DNA 损伤修复
  • 批准号:
    10747651
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Pathogenesis, prevention and treatment of corticosteroid-resistant gut GVHD
皮质类固醇耐药性肠道GVHD的发病机制及防治
  • 批准号:
    10585851
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
An RNA vaccines systems approach to Group A streptococcus vaccine discovery
发现 A 组链球菌疫苗的 RNA 疫苗系统方法
  • 批准号:
    10577082
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A Randomized Pilot and Feasibility Study of a cultuRE-Directed approach to Urinary traCT Infection symptoms in older womeN: a mixed methods evaluation - the REDUCTION trial
针对老年女性尿路感染症状的文化导向方法的随机试验和可行性研究:混合方法评估 - REDUCTION 试验
  • 批准号:
    10586250
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Fibre Fusion: Circular Manufacturing of Water Repelling Bacterial Cellulose Through a Biological Approach
纤维融合:通过生物学方法循环制造防水细菌纤维素
  • 批准号:
    BB/X011402/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
2023 Collective Behavior Gordon Research Conference
2023年集体行为戈登研究会议
  • 批准号:
    10683596
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了