Mapping chromatin secondary structure by sequencing correlated DNA strand breaks

通过对相关 DNA 链断裂进行测序来绘制染色质二级结构

基本信息

  • 批准号:
    8683896
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.06万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-04-15 至 2016-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Project summary In a single human cell, two meters of DNA is carefully packaged within a five-micron nucleus in such a way that allows complex biological necessities such as genome replication, DNA repair, and regulated gene expression. This spectacular organizational challenge is overcome through the hierarchical folding of DNA into chromatin. Our understanding of the structure of chromatin, from the level of individual nucleosomes at the ~100 bp level to higher-order, long-range interactions of chromosomes at the megabase level, is undergoing a profound expansion due to high-throughput methods of mapping structural elements to specific locations on the genome, allowing correlation with biological state. We expect the structure of chromatin at an intermediate length scale of ~2 kilobases to play a crucial role in regulating transcription, DNA replication, and DNA repair, but our structural understanding of this "secondary structure" of chromatin organization continues to lag behind our rapidly developing understanding of both the level of nucleosomes and higher-order, long-range interactions. After decades of work on the intermediate level of chromatin, the topology of this structure - or indeed the very existence of a well-stereotyped structure in vivo - is still holy debated, and almost nothing is known about the variability of these putative structures as a function of genome position. This pilot project builds methods that will develop a clearer picture of this scale of chromatin organization in order to integrate both the physical and biochemical views of the nucleus. We will study chromatin folding both in vivo and in vitro by applying ionizing radiation, which is known to generate correlated nicks to the DNA backbone at spatially proximal locations. The resulting single-stranded DNA fragments, which have ends that were within ~3 nm of each other in the folded chromatin structure, will be analyzed with high-throughput sequencing in order to map these fragments to the genome. This analysis will generate genome-wide pairwise distance constraints on the folded DNA. These data will provide an entirely new window into chromatin compaction and structure at the 30- nm length scale. Our investigations will begin with chromatin fibers assembled in vitro in order to troubleshoot and validate our methodology. Next we will investigate chromatin structure in S. cerevisiae, a model system with a small genome and extremely well characterized, well-positioned nucleosomes. Finally, we will pilot our chromatin structure mapping methodology in primary human fibroblasts and immortalized B-cells. This structural information will be combined with and compared to existing data sets that describe chromatin modifications and nuclease accessibility, laying the groundwork for an integrated physical model of chromatin structure by bridging the gap between our crystallographic understanding of the mononucleosome and our emerging understanding of the higher-order interactions at the megabase scale.
描述(由申请人提供): 在单个人类细胞中的项目摘要,将两个米的DNA仔细包装在五微米核中,以允许复杂的生物学必需品,例如基因组复制,DNA修复和调节基因表达。通过将DNA分层折叠为染色质,克服了这一壮观的组织挑战。我们对染色质结构的理解,从〜100 bp水平的单个核小体的水平到巨大的染色体在巨大的高阶,长期相互作用,由于将结构元素映射到基因组的特定位置,使其与生物学状态相关,因此正在经历高通量的扩展。我们期望在〜2千倍酶的中间长度尺度上的染色质结构在调节转录,DNA复制和DNA修复方面起着至关重要的作用,但是我们对染色质组织的这种“次要结构”的结构性理解继续落后于我们对核体和高级相互作用的迅速发展的理解。经过数十年的染色质中间水平的工作,这种结构的拓扑 - 或实际上是体内良好的结构的存在 - 仍然是圣洁的辩论,几乎一无所知,这些假定结构的可变性是基因组位置的函数。该试点项目构建了方法,该方法将更清晰地了解这种染色质组织的规模,以便整合细胞核的物理和生化视图。我们将通过应用电离辐射研究染色质折叠,并在体外折叠,这是在空间近端位置在DNA主链中产生相关的迹线的。所得的单链DNA片段将使用高通量测序分析,其末端彼此之间的末端彼此之间彼此之间相互〜3 nm之内,以将这些片段映射到基因组。该分析将在折叠的DNA上产生全基因组的成对距离约束。这些数据将为30 nm长度尺度上的染色质压实和结构提供一个全新的窗口。我们的研究将从在体外组装的染色质纤维开始,以解决和验证我们的方法。接下来,我们将研究酿酒酵母中的染色质结构,这是一种模型系统,具有较小的基因组且表征良好的核小体。最后,我们将在原代人成纤维细胞和永生的B细胞中试用染色质结构映射方法。这些结构信息将与描述染色质修饰和核酸酶访问性的现有数据集结合并进行比较,通过弥合我们对单核体的晶体学理解与我们对巨型尺度上高级相互作用的新兴理解之间的差距,从而为染色质结构的综合物理模型奠定了基础。

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 }}

William James Greenleaf其他文献

William James Greenleaf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('William James Greenleaf', 18)}}的其他基金

Defining and perturbing gene regulatory dynamics in the developing human brain
定义和扰乱人类大脑发育中的基因调控动态
  • 批准号:
    10658683
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Combinatorial Cell State Engineering
组合细胞状态工程
  • 批准号:
    10702222
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Stanford Tissue Mapping Center
斯坦福大学组织绘图中心
  • 批准号:
    10213803
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Genome wide identification and functional analysis of chromatin regulatory RNAs
染色质调节 RNA 的全基因组鉴定和功能分析
  • 批准号:
    10062511
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Quantitative high-throughput nucleic acid assays on a sequencing chip
测序芯片上的定量高通量核酸测定
  • 批准号:
    9336944
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Quantitative high-throughput nucleic acid assays on a sequencing chip
测序芯片上的定量高通量核酸测定
  • 批准号:
    8927042
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Project 2
项目2
  • 批准号:
    8914812
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Quantitative high-throughput nucleic acid assays on a sequencing chip
测序芯片上的定量高通量核酸测定
  • 批准号:
    8766567
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Project 2
项目2
  • 批准号:
    8918719
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Stanford Tissue Mapping Center
斯坦福大学组织绘图中心
  • 批准号:
    9788507
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:

相似国自然基金

苏云金杆菌噬菌体“仲裁”系统调控机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
苏云金杆菌噬菌体“仲裁”系统调控机制研究
  • 批准号:
    32200114
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于排队论的仲裁网络结构性能分析与优化
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于离线仲裁的量子令牌认证理论研究
  • 批准号:
    61802118
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
具有安全仲裁员的属性加密
  • 批准号:
    61402136
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Role of neonatal lung macrophages in mediating resilience to hyperoxia induced lung injury via TREM2 signaling
新生儿肺巨噬细胞通过 TREM2 信号传导介导高氧诱导肺损伤的恢复能力
  • 批准号:
    10720557
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Biologically Plausible Computational Models of Perirhinal Cortex
鼻周皮层的生物学合理计算模型
  • 批准号:
    10394051
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Midbrain circuits for perceptual decision-making
用于感知决策的中脑回路
  • 批准号:
    10216482
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Dynamic Mechanisms of Fate Control during Epithelial Organ Renewal
上皮器官更新过程中命运控制的动态机制
  • 批准号:
    9894811
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
Dynamic Mechanisms of Fate Control during Epithelial Organ Renewal
上皮器官更新过程中命运控制的动态机制
  • 批准号:
    9247213
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 20.06万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了