The role of transcription-coupled DNA supercoiling in the coordination of temporal geneexpression.
The role of transcription-coupled DNA supercoiling in the coordination of temporal geneexpression.
批准号:
280617007
负责人:
Dr. Patrick Sobetzko
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2015
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2014-12-31 至 2019-12-31
中文摘要
理解遗传调控和基因组结构的概念对于工业目的的人工染色体的设计至关重要。我们正面临着从遗传学基础研究向工程学过渡的新时代的到来。序列组装的技术是可用的,然而,进化优化的基因之间的相互作用仍然远未被理解。最近的研究表明,基因插入的位置,天然染色体对插入基因的表达以及对周围基因的表达具有重大影响。因此,对于染色体的从头设计,重要的是要了解这种邻域依赖性的来源。在这个提议中,我们提出了惊人的初步数据,揭示了转录偶联DNA超螺旋(TCDS),一种由转录RNA聚合酶引入的扭转张力,TCDS是位置效应的主要来源。对于单个基因,已经表明TCDS影响相邻基因的基因表达。我们证明了整个大肠杆菌染色体上基因的排列是由TCDS决定的,并且基因对TCDS的敏感性。TCDS的调控概念为理解细菌和病毒致病性或自发性的遗传灵活性开辟了新的视角耐药性。此外,它将允许使用特定的基因排列构建人工调控回路。因此,我们提出了一个全面的研究TCDS介导的调控模式生物大肠杆菌。我们计划在不同的组织水平上解决这个问题。在全球范围内,我们将调查的相互依赖性的转录活性的相邻基因使用国家的最先进的时间-解析基因表达数据。利用这些数据,我们将构建一个局部基因表达相互依赖的TCDS网络,并分析其结构。此外,我们计划将TCDS网络与经典的调控网络(由调控因子与其靶点之间的链接组成)相结合。我们的初步数据表明,通过调节因子及其靶点对DNA超螺旋改变的敏感性,网络之间存在联系。为了更深入地了解单个基因的局部相互作用,我们将研究取自大肠杆菌染色体的基因排列的表达,改变其基因排列,并与我们的模型进行比较。通过局部和全局方法,我们确信可以阐明TCDS。由于TCDS是由任何生物体中发现的基本过程引起的,我们非常乐观地揭示了远远超出大肠杆菌模式生物和细菌范围的重要遗传见解。
英文摘要
Understanding the concepts of genetic regulation and genome architecture is central for the design of artificial chromosomes for industrial purposes.We are facing the advent of a new era of transition from basic research in genetics to engineering.The technologies for sequence assembly are available, however the interplay of genes that was evolutionary optimized is still far from understood.Recent studies have shown that the position of a gene insertion into a native chromosome has a major impact on expression of the inserted gene as well as on the expression of the surrounding genes.Hence, for a de novo design of a chromosome it is important to understand the sources of such neighborhood dependencies.In this proposal we present striking preliminary data that reveals transcription-coupled DNA supercoiling (TCDS), a torsional tension introduced by transcribing RNA-polymerase, as a major source of positional effects.For individual genes it has been shown that TCDS affects gene expression of neighboring genes.We show evidence that the arrangement of genes on the whole E.coli chromosome is dictated by TCDS and the sensitivity of genes to TCDS.The regulatory concept of TCDS opens a new perspective to understand genetic flexibility in bacterial and viral pathogenicity or spontaneous drug resistance.Furthermore, it will allow for the construction of artificial regulatory circuits using particular gene arrangements.We therefore propose a comprehensive study of TCDS mediated regulation in the model organism E.coli.We plan to address the problem at different levels of organization.At a global level we will investigate the interdependencies of transcriptional activity of neighboring genes using state-of-the-art time-resolved gene expression data.With this data we will construct a TCDS network of local gene expression interdependencies and analyse its structure.Furthermore, we plan to integrate the TCDS network and the classical regulatory network consisting of links between regulators and their targets. Our preliminary data suggests a connection of the networks via the sensitivity of regulators and their targets to alterations in DNA supercoiling.For a deeper understanding of the local interactions of individual genes, we will study the expression of gene arrangements taken from the E.coli chromosome, alter its gene arrangement and compare the effects with our models.With the local and global approach we are convinced to elucidate the complexity of TCDS. As TCDS is caused by fundamental processes found in any organism we are highly optimistic to reveal important genetic insights far beyond the scope of the E.coli model organism and bacteria.
期刊论文(2)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.3389/fbioe.2019.00271
发表时间:
2019-10-17
期刊:
FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY
影响因子:
5.7
作者:
[Klein, Carlo A., Emde, Leonie, Sobetzko, Patrick]
通讯作者:
Sobetzko, Patrick
Evolveing the transcriptional regulatory system - towards synthetic control of gene expression
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批准号:419119108
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2019
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负责人:Dr. Patrick Sobetzko
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依托单位:
国内基金
海外基金
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