Uncovering the role of a new DNA sequence pattern in nucleosome-protein interactions

揭示新的 DNA 序列模式在核小体-蛋白质相互作用中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10628145
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-05-05 至 2026-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Uncovering the role of a new DNA sequence pattern in nucleosome–protein interactions How transcription factors (TFs) interact with nucleosomes has been a subject under intensive research in chromosome biology. Most studies so far are focused on TFs to understand how they recognize their binding motifs in a nucleosome. Very few work, however, has investigated the role of their binding partner, nucleosomal DNA, in the interaction. Nucleosomal DNA sequences exhibit a well-known ~10-bp periodic pattern of WW/SS dinucleotides (where W is adenine or thymine and S is guanine or cytosine). WW dimers tend to occur at the sites where nucleosomal DNA bends into minor grooves facing toward the histones core, whereas SS dimers are often positioned at the sites where nucleosomal DNA bends into major grooves facing toward the core. Structurally, conserved ‘sprocket’ arginine residues from histones insert into the minor-groove bending sites (minor-GBS) where WW dinucleotides are enriched. Because short A/T stretches have narrowed minor grooves, there is a favorable interaction between the negatively charged DNA backbone and the positively charged arginine residues. Recently, we found that nucleosomes with an opposite pattern, anti-WW/SS pattern, are widespread across eukaryotic genomes. Anti-WW/SS nucleosomes tend to have SS (instead of WW) dinucleotides at the minor-GBS, which are thought to have a weakened interaction with the arginine residues. However, it remains unclear whether nucleosomes with the anti-WW/SS pattern indeed have less favorable histone-DNA contacts and how this unusual pattern influences TF binding in chromatin. In Aim 1, we will leverage existing genomic data to elucidate the sequence basis for nucleosome depleted regions over TF-bound genomic sites. In Aim 2, we will examine and compare histone-DNA contacts for fragments of DNA in WW/SS nucleosomes and anti-WW/SS nucleosomes using molecular dynamics simulation. At the end of the project, we should have clarified the role of the anti-WW/SS pattern in the histone-DNA and nucleosome-TF interactions as compared to the common WW/SS pattern, which will provide novel mechanistic insights into these interactions.
项目摘要 揭示一种新的DNA序列模式在核小体-蛋白质相互作用中的作用 转录因子(TF)如何与核小体相互作用一直是一个正在深入研究的主题 染色体生物学。到目前为止,大多数研究都集中在转录因子上,以了解它们是如何识别其结合的 核小体中的模体。然而,很少有工作研究它们的结合伙伴--核小体的作用 DNA,在互动中。核小体DNA序列呈现出广为人知的WW/SS~10BP周期模式 二核苷酸(式中W为腺嘌呤或胸腺嘧啶,S为鸟嘌呤或胞嘧啶)。WW二聚体倾向于出现在 核小体DNA弯曲成面向组蛋白核心的小沟的位置,而SS二聚体 通常位于核小体DNA弯曲成面向核心的主要沟槽的位置。 在结构上,来自组蛋白的保守的‘链轮’精氨酸残基插入到小凹槽弯曲部位 (次要-GBS)WW二核苷酸富含的地方。因为较短的A/T伸展使较小的凹槽变窄, 带负电荷的dna骨架和带正电荷的dna骨架之间有良好的相互作用。 精氨酸残留物。最近,我们发现具有相反模式的核小体,反WW/SS模式,是 广泛存在于真核生物的基因组中。抗WW/SS核小体倾向于SS(而不是WW) 位于次要GBS的二核苷酸,被认为与精氨酸残基的相互作用减弱。 然而,目前尚不清楚具有抗WW/SS模式的核小体是否真的具有较差的有利条件 组蛋白-DNA接触以及这种不寻常的模式如何影响染色质中的TF结合。在目标1中,我们将利用 现有基因组数据阐明Tf结合基因组上核小体缺失区域的序列基础 网站。在目标2中,我们将检查和比较WW/SS中DNA片段的组蛋白-DNA接触 核小体和抗WW/SS核小体的分子动力学模拟。在项目结束时,我们 本应阐明抗WW/SS模式在组蛋白-DNA和核小体-转铁蛋白相互作用中的作用 与常见的WW/SS模式相比,WW/SS模式将为这些相互作用提供新的机械性见解。

项目成果

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