Function-based exploration of genetic variation at genome-scale

基于功能的基因组规模遗传变异探索

基本信息

  • 批准号:
    10701670
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 70.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-09 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Genome-wide association studies have discovered thousands of genetic variants associated with phenotypic traits such as disease risk. Most of the associated variation lies within non-coding regions of the genome and the causative effects of those variants remain largely unknown. The sparsity of knowledge on interactions between the coding and non-coding regulatory parts of the genome makes the prediction of variant function solely from genome sequence and location impossible. We propose to experimentally uncover the functional relevance of genetic variants at a large scale, by perturbing variants and genetic elements containing variants, and reading out the direct consequences of those perturbations on gene regulation. To this end, we propose to apply our recently developed CRISPR/Cas9 functional genomics screening technology with targeted single-cell transcriptomic readouts (targeted Perturb-seq or TAP-Seq in short) to enable systematic interrogation of non- coding regions and genetic variation therein. First, we will apply our targeted Perturb-seq to decipher the regulatory circuitry encoded on an entire human chromosome by systematically perturbing all major genetic elements (enhancers, protein-coding and lncRNA genes). This extensive data set will enable to decipher the complex regulatory networks controlling gene expression on the selected chromosome. Next, we will uncover causal regulatory variants in these regions by coupling high-throughput precision genome editing to simultaneous single-cell genomic and transcriptomic readout. Using this novel approach, we will be able to decipher the functional impact of genetic variants on gene expression and derive rules by which genetic variation perturbs gene regulatory processes. We will integrate the generated data with available functional genomics data, such as transcription factor binding (ChIP-seq), chromatin accessibility (ATAC-seq, DNAse-seq) and interactions in 3D (Hi-C), in order to train machine learning models to derive rules of the observed regulatory interactions. These models will be applied to decipher the molecular mechanisms underlying the regulatory logic, and to predict regulatory interactions and variants throughout the genome and across cell types. Selected predictions will be experimentally validated using the established perturbation technologies, to verify clinically relevant predictions and improve the performance of the predictive models. Taken together, this project will answer fundamental questions in gene regulation, uncover the mechanisms by which genetic variation impacts gene expression, and create datasets and computational models as valuable tools for interpreting results from GWAS, eQTL and clinical genomic studies.
项目摘要 全基因组关联研究发现了数千种与表型相关的遗传变异 诸如疾病风险之类的特征。大多数相关的变异都在基因组的非编码区域内 这些变体的致病作用在很大程度上仍然未知。关于互动的知识的稀疏性 在基因组的编码和非编码调节部分之间,可以预测变异功能 仅来自基因组序列和位置不可能。我们建议在实验中发现功能 遗传变异在大规模上的相关性,通过扰动变体和包含变体的遗传元素的相关性, 并读取那些扰动对基因调节的直接后果。为此,我们建议 应用我们最近开发的CRISPR/CAS9功能基因组学筛选技术,使用有针对性的单细胞 转录组读数(简而 其中的编码区域和遗传变异。首先,我们将应用我们的目标扰动seq破译 通过系统地扰动所有主要遗传的监管电路编码在整个人类染色体上 元素(增强子,蛋白质编码和LNCRNA基因)。这个广泛的数据集将使 控制所选染色体基因表达的复杂调节网络。接下来,我们将发现 通过将高通量精度基因组编辑耦合到这些区域中的因果调节变体 同时进行单细胞基因组和转录组读数。使用这种新颖的方法,我们将能够 解释遗传变异对基因表达的功能影响,并得出遗传变异的规则 Perturbs基因调节过程。我们将将生成的数据与可用的功能基因组学集成 数据,例如转录因子结合(CHIP-SEQ),染色质可及性(ATAC-SEQ,DNASE-SEQ)和 3D(HI-C)中的相互作用,以训练机器学习模型以得出观察到的监管规则 互动。这些模型将应用于破译调节逻辑(调节逻辑)基础的分子机制 并预测整个基因组和细胞类型中的调节相互作用和变体。选定 将使用已建立的扰动技术对预测进行实验验证,以在临床上验证 相关预测并改善预测模型的性能。综上所述,这个项目将 回答基因调节中的基本问题,发现遗传变异影响的机制 基因表达,并创建数据集和计算模型,作为解释结果的有价值工具 GWAS,EQTL和临床基因组研究。

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 }}

Lars M Steinmetz其他文献

Lars M Steinmetz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('Lars M Steinmetz', 18)}}的其他基金

EDGE CMT: Dissecting complex traits in wild isolates of yeast by high-throughput genome editing
EDGE CMT:通过高通量基因组编辑剖析野生酵母分离物的复杂性状
  • 批准号:
    10559617
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
EDGE CMT: Dissecting complex traits in wild isolates of yeast by high-throughput genome editing
EDGE CMT:通过高通量基因组编辑剖析野生酵母分离物的复杂性状
  • 批准号:
    10452781
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Function-based exploration of genetic variation at genome-scale
基于功能的基因组规模遗传变异探索
  • 批准号:
    10367604
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Capturing the phenotypic landscape of single-nucleotide variation via systematic genome editing
通过系统基因组编辑捕获单核苷酸变异的表型景观
  • 批准号:
    10390038
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Capturing the phenotypic landscape of single-nucleotide variation via systematic genome editing
通过系统基因组编辑捕获单核苷酸变异的表型景观
  • 批准号:
    9978073
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Capturing the phenotypic landscape of single-nucleotide variation via systematic genome editing
通过系统基因组编辑捕获单核苷酸变异的表型景观
  • 批准号:
    10218202
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Mitochondrial to nuclear gene transfer via synthetic evolution
通过合成进化从线粒体到核基因转移
  • 批准号:
    8837172
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Mitochondrial to nuclear gene transfer via synthetic evolution
通过合成进化从线粒体到核基因转移
  • 批准号:
    9269097
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:

相似国自然基金

面向图神经网络ATAC-seq模体识别的最小间隔单细胞聚类研究
  • 批准号:
    62302218
  • 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
基于ATAC-seq策略挖掘穿心莲基因组中调控穿心莲内酯合成的增强子
  • 批准号:
    82260745
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于ATAC-seq策略挖掘穿心莲基因组中调控穿心莲内酯合成的增强子
  • 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
基于单细胞ATAC-seq技术的C4光合调控分子机制研究
  • 批准号:
    32100438
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    24.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于单细胞ATAC-seq技术的C4光合调控分子机制研究
  • 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

相似海外基金

Project 2: Impact of H1/H2 haplotypes on cellular disease-associated phenotypes driven by FTD-causing MAPT mutations
项目 2:H1/H2 单倍型对 FTD 引起的 MAPT 突变驱动的细胞疾病相关表型的影响
  • 批准号:
    10834336
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Role of POU4F1 in a Novel Form of Ataxia
POU4F1 在新型共济失调中的作用
  • 批准号:
    10741382
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Population-level and mechanistic dissection of 17q21 structural variant association with psychiatric traits
17q21 结构变异与精神特征关联的群体水平和机制剖析
  • 批准号:
    10732393
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Uncovering the Genetic Mechanisms of the Chromosome 17q21.31 Tau Haplotype on Neurodegeneration Risk in FTD and PSP
揭示染色体 17q21.31 Tau 单倍型对 FTD 和 PSP 神经变性风险的遗传机制
  • 批准号:
    10789246
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
Mapping heritable chromatin loop variants with allele-specific Hi-C analysis
通过等位基因特异性 Hi-C 分析绘制可遗传的染色质环变体图谱
  • 批准号:
    10583721
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.82万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了