JC
James Chen
Author with expertise in Ribosome Structure and Translation Mechanisms
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
14
(71% Open Access)
Cited by:
21
h-index:
66
/
i10-index:
207
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Eliminating effects of particle adsorption to the air/water interface in single-particle cryo-electron microscopy: Bacterial RNA polymerase and CHAPSO

James Chen et al.Oct 30, 2018
Abstract Preferred particle orientation presents a major challenge for many single particle cryoelectron microscopy (cryo-EM) samples. Orientation bias limits the angular information used to generate three-dimensional maps and thus affects the reliability and interpretability of the structural models. The primary cause of preferred orientation is presumed to be due to adsorption of the particles at the air/water interface during cryo-EM grid preparation. To ameliorate this problem, detergents are often added to cryo-EM samples to alter the properties of the air/water interface. We have found that many bacterial transcription complexes suffer severe orientation bias when examined by cryo-EM. The addition of non-ionic detergents, such as NP-40, does not remove the orientation bias but the Zwitter-ionic detergent CHAPSO significantly broadens the particle orientation distributions, yielding isotropically uniform maps. We used cryoelectron tomography to examine the particle distribution within the ice layer of cryo-EM grid preparations of Escherichia coli 6S RNA/RNA polymerase holoenzyme particles. In the absence of CHAPSO, essentially all of the particles are located at the ice surfaces. CHAPSO at the critical micelle concentration eliminates particle absorption at the air/water interface and allows particles to randomly orient in the vitreous ice layer. We find that CHAPSO eliminates orientation bias for a wide range of bacterial transcription complexes containing E. coli or Mycobacterium tuberculosis RNA polymerases. Findings of this study confirm the presumed basis for how detergents can help remove orientation bias in cryo-EM samples and establishes CHAPSO as a useful tool to facilitate cryo-EM studies of baterial transcription complexes.
0
Paper
Citation3
0
Save
5

An ensemble of interconverting conformations of the elemental paused transcription complex creates regulatory options

Jin Kang et al.Sep 11, 2022
SUMMARY Transcriptional pausing underpins regulation of cellular RNA synthesis but its mechanism remains incompletely understood. Sequence-specific interactions of DNA and RNA with the dynamic, multidomain RNA polymerase (RNAP) trigger reversible conformational changes at pause sites that temporarily interrupt the nucleotide addition cycle. These interactions initially rearrange the elongation complex (EC) into an elemental paused EC (ePEC). ePECs can form longer-lived PECs by further rearrangements or interactions of diffusible regulators. For both bacterial and mammalian RNAPs, a half-translocated state in which the next DNA template base fails to load into the active site appears central to the ePEC. Some RNAPs also swivel interconnected modules that may stabilize the ePEC. However, it is unclear if swiveling and half-translocation are requisite features of a single ePEC state or if multiple ePEC states exist. Here we use cryo-EM analysis of ePECs with different RNA–DNA sequences combined with biochemical probes of ePEC structure to define an interconverting ensemble of ePEC states. ePECs occupy either pre- or half-translocated states but do not always swivel, indicating that difficulty in forming the post-translocated state at certain RNA–DNA sequences may be the essence of the ePEC. The existence of multiple ePEC conformations has broad implications for transcriptional regulation. SIGNIFICANCE Transcriptional pausing provides a hub for gene regulation. Pausing provides a timing mechanism to coordinate regulatory interactions, co-transcriptional RNA folding and protein synthesis, and stop signals for transcriptional termination. Cellular RNA polymerases (RNAPs) are complex, with multiple mobile modules shifting positions to control its catalytic activity and pause RNAP in response to DNA-encoded pause signals. Understanding how these modules move to enable pausing is crucial for a mechanistic understanding of gene regulation. Our results clarify the picture significantly by defining multiple states among which paused RNAP partitions in response to different pause signals. This work contributes to an emerging theme wherein multiple interconverting states of the RNAP proceed through a pathway (e.g., initiation or pausing), providing multiple opportunities for regulation.
5
Citation2
0
Save
0

HIPK4 is essential for murine spermiogenesis

J.A. Crapster et al.Jul 16, 2019
Mammalian spermiogenesis is a remarkable cellular transformation, during which round spermatids elongate into chromatin-condensed spermatozoa. The signaling pathways that coordinate this process are not well understood, and we demonstrate here that homeodomain-interacting protein kinase 4 (HIPK4) is essential for spermiogenesis and male fertility in mice. HIPK4 is predominantly expressed in round and early elongating spermatids, and Hipk4 knockout males are sterile, exhibiting phenotypes consistent with oligoasthenoteratozoospermia. Mutant sperm have reduced oocyte binding and are incompetent for in vitro fertilization, but they can still produce viable offspring via intracytoplasmic sperm injection. Ultrastructural analyses of HIPK4-null male germ cells reveal defects in the filamentous actin (F-actin)-scaffolded acroplaxome during spermatid elongation and abnormal head morphologies in mature spermatozoa. We further observe that HIPK4 overexpression induces branched F-actin structures in cultured fibroblasts, supporting a role for this kinase in cytoskeleton remodeling. Our findings establish HIPK4 as an essential regulator of sperm head shaping and potential target for male contraception.
0

A Comparison of Coronal Mass Ejection Models with Observations for Two Large CMEs Detected During the Whole Heliosphere Interval

Chia‐Hsien Lin et al.Jan 1, 2015
Two major coronal mass ejections (CMEs) observed during the Whole Heliosphere Interval (WHI) are compared with the catastrophe (CA) and eruptive flux rope (EF) models.The objective is to test two distinct mechanisms for CMEs by modeling these well-observed CMEs and comparing predictions of the theories and observed data.The two CMEs selected for this study occurred on 25 March and 5 April 2008, respectively.For the 25 March event, an M 1.7 class flare, a filament eruption, and hard X-ray (HXR) and soft X-ray (SXR) emissions were observed during the CME onset.The observed CME kinematics and SXR light curve of this event are found to be more consistent with the EF model than with the CA model.For the 5 April event, the SXR light curve shows multiple enhancements, some of which temporally coincide with successive side loop brightening and multiple foot points at the source region after the eruption.The physical connection between the sideloop multiple brightenings and the eruption cannot be determined from the data.Both models produced observationally consistent kinematics profiles, and the EF model correctly predicted the first emission enhancement.Neither model includes multiple brightenings in the formulation.
Load More