Gene regulation is a fundamental process in biological systems, where transcription factors (TFs) play crucial roles. Inferring transcriptional interactions between TFs and their target genes has utmost importance for understanding the complex regulatory mechanisms in cellular systems. On one hand, with the rapid progress of various high-throughput experiment techniques, more and more biological data become available, which makes it possible to quantitatively study gene regulation in a systematic manner. On the other hand, transcription regulation is a complex biological process mediated by many events such as post-translational modifications, degradation, and competitive binding of multiple TFs. In this review, with a particular emphasis on computational methods, we report the recent advances of the research topics related to transcriptional regulatory networks, including how to infer transcriptional interactions, reveal combinatorial regulation mechanisms, and reconstruct TF activity profiles.
Jewett, Michael C.;Oliveira, Ana Paula;Patil, Kiran Raosaheb;Nielsen, Jens
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
/
제10권5호
/
pp.385-399
/
2005
The phenotypic response of a cell results from a well orchestrated web of complex interactions which propagate from the genetic architecture through the metabolic flux network. To rationally design cell factories which carry out specific functional objectives by controlling this hierarchical system is a challenge. Transcriptome analysis, the most mature high-throughput measurement technology, has been readily applied In strain improvement programs in an attempt to Identify genes involved in expressing a given phenotype. Unfortunately, while differentially expressed genes may provide targets for metabolic engineering, phenotypic responses are often not directly linked to transcriptional patterns, This limits the application of genome-wide transcriptional analysis for the design of cell factories. However, improved tools for integrating transcriptional data with other high-throughput measurements and known biological interactions are emerging. These tools hold significant promise for providing the framework to comprehensively dissect the regulatory mechanisms that identify the cellular control mechanisms and lead to more effective strategies to rewire the cellular control elements for metabolic engineering.
Many of endocrine disrupting chemicals induce effects via interaction with hormone receptors and responsive elements in target cells. We investigated endocrine disrupting effects of some food additives and contaminants including BHA, BHT, ethoxyquin, propionic acid, sorbic acid, benzoic acid, CPM, aflatoxin B1, cadmium chloride, genistein, TCDD and PCBs in yeast transformants expressing human steroid hormone receptors along with steroid responsive elements. The response limit of genetically recombinant yeast to $17{\beta}$-estradiol, testosterone and progesterone was $1{\times}10^{-16},\;1{\times}10^{-12}\;and\;1{\times}10^{-13}M$, respectively. BHT induced weak transcriptional activity in estrogen sensitive yeast, while BHA and sorbic acid interacted weakly with androgen receptor/responsive element. CPM induced transcriptional activities in all types of yeasts sensitive to steroid hormones. Zearalenone and genistein induced high transcriptional activation in estrogen sensitive yeast with relative potencies almost $10^8$ folds lower than $17{\beta}$-estradiol. TCDD induced transcriptional activation weakly in estrogen- and progesterone- sensitive yeasts. This study elucidated that recombinant yeast is a sensitive and high-throughput system and can be used for the direct assessment on chemical interactions with steroid receptors and responsive elements. Also, the present study raises the requirement of evaluation on the endocrine disrupting effects of BHT, BHA, sorbic acid, CPM and TCDD for their transcription activity in yeast screening system though weak in intensity.
The plant hormone auxin is involved in all stages of plant development. Aux/IAAs are the transcriptional repressors that bind to the Auxin Response Factors (ARFs) to regulate the gene expression upon auxin release. Aux/IAA have highly conserved C-terminal domains (domains III-IV) that mediate both homotypic and heterotypic interactions between Aux/IAA and ARF family proteins. Recent studies revealed that the conserved domains III-IV share a common ${\beta}$-grasp fold that oligomerizes in a front-to-back manner. In particular, Aux/IAA contains a mobile insert helix in the domain III-IV, whereas ARFs do not. Here, we investigated the dynamics of the insert helix using paramagnetic NMR spectroscopy. The insert helix exhibited fast motions in the ps-ns time scale from $^{15}N$ relaxation data, but the amplitude of the motion is likely limited to the local neighborhood. Our result suggests that the motion of the helix may have functional implications in protein-protein interactions for transcriptional regulations.
Eun-Chong Lee;Kyungwoo Kim;Woong-Jae Jung;Hyoung-Pyo Kim
BMB Reports
/
제56권7호
/
pp.398-403
/
2023
Natural killer (NK) cells are an essential part of the innate immune system that helps control infections and tumors. Recent studies have shown that Vorinostat, a histone deacetylase (HDAC) inhibitor, can cause significant changes in gene expression and signaling pathways in NK cells. Since gene expression in eukaryotic cells is closely linked to the complex three-dimensional (3D) chromatin architecture, an integrative analysis of the transcriptome, histone profiling, chromatin accessibility, and 3D genome organization is needed to gain a more comprehensive understanding of how Vorinostat impacts transcription regulation of NK cells from a chromatin-based perspective. The results demonstrate that Vorinostat treatment reprograms the enhancer landscapes of the human NK-92 NK cell line while overall 3D genome organization remains largely stable. Moreover, we identified that the Vorinostat-induced RUNX3 acetylation is linked to the increased enhancer activity, leading to elevated expression of immune response-related genes via long-range enhancer-promoter chromatin interactions. In summary, these findings have important implications in the development of new therapies for cancer and immune-related diseases by shedding light on the mechanisms underlying Vorinostat's impact on transcriptional regulation in NK cells within the context of 3D enhancer network.
Zinc finger proteins are among the most extensively applied metalloproteins in the field of biotechnology owing to their unique structural and functional aspects as transcriptional and translational regulators. The classical zinc fingers are the largest family of zinc proteins and they provide critical roles in physiological systems from prokaryotes to eukaryotes. Two cysteine and two histidine residues ($Cys_2His_2$) coordinate to the zinc ion for the structural functions to generate a ${\beta}{\beta}{\alpha}$ fold, and this secondary structure supports specific interactions with their binding partners, including DNA, RNA, lipids, proteins, and small molecules. In this account, the structural similarity and differences of well-known $Cys_2His_2$-type zinc fingers such as zinc interaction factor 268 (ZIF268), transcription factor IIIA (TFIIIA), GAGA, and Ros will be explained. These proteins perform their specific roles in species from archaea to eukaryotes and they show significant structural similarity; however, their aligned amino acids present low sequence homology. These zinc finger proteins have different numbers of domains for their structural roles to maintain biological progress through transcriptional regulations from exogenous stresses. The superimposed structures of these finger domains provide interesting details when these fingers are applied to specific gene binding and editing. The structural information in this study will aid in the selection of unique types of zinc finger applications in vivo and in vitro approaches, because biophysical backgrounds including complex structures and binding affinities aid in the protein design area.
Multivalent macromolecular interactions underlie dynamic regulation of diverse biological processes in ever-changing cellular states. These interactions often involve binding of multiple proteins to a linear lattice including intrinsically disordered proteins and the chromosomal DNA with many repeating recognition motifs. Quantitative understanding of such multivalent interactions on a linear lattice is crucial for exploring their unique regulatory potentials in the cellular processes. In this review, the distinctive molecular features of the linear lattice system are first discussed with a particular focus on the overlapping nature of potential protein binding sites within a lattice. Then, we introduce two general quantitative frameworks, combinatorial and conditional probability models, dealing with the overlap problem and relating the binding parameters to the experimentally measurable properties of the linear lattice-protein interactions. To this end, we present two specific examples where the quantitative models have been applied and further extended to provide biological insights into specific cellular processes. In the first case, the conditional probability model was extended to highlight the significant impact of nonspecific binding of transcription factors to the chromosomal DNA on gene-specific transcriptional activities. The second case presents the recently developed combinatorial models to unravel the complex organization of target protein binding sites within an intrinsically disordered region (IDR) of a nucleoporin. In particular, these models have suggested a unique function of IDRs as a molecular switch coupling distinct cellular processes. The quantitative models reviewed here are envisioned to further advance for dissection and functional studies of more complex systems including phase-separated biomolecular condensates.
Hyun Oh Yang;Yong-Joon Cho;Jae Min Lee;Kyoung-Dong Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제33권3호
/
pp.319-328
/
2023
Malassezia and Staphylococcus are the most dominant genera in human skin microbiome. To explore the inter-kingdom interactions between the two genera, we examined the transcriptional changes in Malassezia and Staphylococcus species induced upon co-culturing. RNA-seq analyses revealed that genes encoding ribosomal proteins were upregulated, while those encoding aspartyl proteases were downregulated in M. restricta after co-culturing with Staphylococcus species. We identified MRET_3770 as a major secretory aspartyl protease coding gene in M. restricta through pepstatin-A affinity chromatography followed by mass spectrometry and found that the expression of MRET_3770 was significantly repressed upon co-culturing with Staphylococcus species or by incubation in media with reduced pH. Moreover, biofilm formation by Staphylococcus aureus was inhibited in the spent medium of M. restricta, suggesting that biomolecules secreted by M. restricta such as secretory aspartyl proteases may degrade the biofilm structure. We also examined the transcriptional changes in S. aureus co-cultured with M. restricta and found co-cultured S. aureus showed increased expression of genes encoding ribosomal proteins and downregulation of those involved in riboflavin metabolism. These transcriptome data of co-cultured fungal and bacterial species demonstrate a dynamic interplay between the two co-existing genera.
Modification of proteins by the reversible covalent addition of the small ubiquitin like modifier (SUMO) protein has important consequences affecting target protein stability, sub-cellular localization, and protein-protein interactions. SUMOylation involves a cascade of enzymatic reactions, which resembles the process of ubiquitination. In this study, we characterized the SUMOylation system from an important crop plant, rice, and show that it responds to cold, salt and ABA stress conditions on a protein level via the accumulation of SUMOylated proteins. We also characterized the transcriptional regulation of individual SUMOylation cascade components during stress and development. During stress conditions, majority of the SUMO cascade components are transcriptionally down regulated. SUMO conjugate proteins and SUMO cascade component transcripts accumulated differentially in various tissues during plant development with highest levels in reproductive tissues. Taken together, these data suggest a role for SUMOylation in rice development and stress responses.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.