转座酶SWIM结构域靶向植物基因转录起始位点的分子机制
批准号:
32070552
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张新岩
依托单位:
学科分类:
基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张新岩
中文摘要
Mutator家族转座子是植物中非常活跃的转座子,该转座子靶向植物基因组中的开放染色质区,特异整合在基因的5’末端,但是其如何精准感知宿主基因组中的基因转录仍然是一个空白。前期研究提示,SWIM蛋白结构域可能参与了Mutator转座酶对宿主转录起始位点的靶向过程。本研究拟以Mutator转座酶的SWIM蛋白结构域为研究对象,围绕基因转录起始位点的靶向机制解析这一主题,利用分子生物学、生物化学、遗传学等手段,筛选SWIM结构域相互作用的关键转录起始相关蛋白,解析蛋白相互作用详细机理,揭示SWIM结构域在转座酶精准靶向过程中的功能,拓展人们对转座子基因组整合策略的认识。
英文摘要
The Mutator transposable elements (TEs) are among the most mutagenic transposons known in plants. Mutator preferably integrates in open chromatin regions and actively targets the 5′ regions of host genes, but how it accurately senses gene transcription in the host genome is poorly understood. Previous studies suggest that the SWIM domain of the Mutator transposase is involved in the precision targeting to the host transcription start sites (TSSs). This application proposes to study the TSS-tethering mechanism of the SWIM domains present in the Mutator transposase. Using molecular, biochemical and genetic approaches, we aim to isolate key SWIM-interacting factors (SIFs) involved in transcription initiation, investigate the detail mechanisms of such interactions and uncover the function of SWIM domain in precision targeting of transposases. The studies proposed in this application would provide insights on genome-wide TE integration strategies.
本项目聚焦于玉米Mutator转座子(MuDR)的靶向整合机制,旨在揭示其分子机制并探索潜在应用。Mutator转座子作为植物中已知的转座活性和诱变能力最高的转座子之一,在分子遗传学研究中具有广泛应用,但其靶向整合的具体机制尚不清晰。项目自启动以来,严格按照研究计划和技术路线执行,通过互作蛋白质谱鉴定和酵母双杂交文库筛选等方案,实现了对MuDR转座子靶向整合机制的关键突破。.主要研究内容包括Mutator转座子编码的MURA和MURB蛋白的演化模式、互作蛋白及其功能关系。通过系统演化分析,发现MURA和MURB具有不同的演化路径,且MURB类似序列高度分化,独立于转座酶演化。实验证实MURA与MURB直接相互作用,且MURB与转录起始因子TFIID亚基存在互作。进一步研究表明,MURA的N端肽段通过结合TAF8-TAF10二聚体实现靶向整合,而MURB通过竞争性抑制MURA与TAF8-TAF10的相互作用调控靶向整合。.项目取得了一系列重要进展和关键数据。首先,确定了Mutator转座子编码的靶向元件位于转座酶MURA的N端肽段,其靶标为RNA聚合酶II转录基因的转录起始因子TFIID中的亚基。其次,揭示了MURB蛋白在靶向整合中的作用机制,即作为靶向整合的辅助因子,通过竞争性与TAF蛋白结合,调控转座酶的靶向整合。此外,通过酵母转座系统验证了MURA和MURB共同赋予PiggyBac转座酶在转录起始位点的靶向整合能力,提出了“转录感受器”模型,为理解转座子靶向整合提供了新的视角。.这些发现具有重要的科学意义和应用前景。一方面,它们加深了我们对Mutator转座子靶向整合机制的理解,为转座子生物学领域的研究提供了新的理论支持。另一方面,转座子靶向整合元件在遗传工具开发中具有潜在应用价值,例如可用于精准基因编辑和基因表达调控等方面。未来,我们将基于当前研究成果,进一步探索转座子靶向整合元件在遗传工具开发中的应用,推动相关领域的研究和发展。
国内基金
海外基金