Projektbeschreibung
Was bewirken topologische Wechselwirkungen in der Chromosomenbiologie?
Topologische Wechselwirkungen zwischen voneinander entfernten DNA-Abschnitten haben für die Funktion des eukaryotischen Genoms fundamentale Bedeutung. Hi-C ist ein Verfahren zur Konformationserfassung von Chromosomen, das Einblicke in die dreidimensionale Organisation des Genoms zulässt. Das erst kürzlich entwickelte Schwesterchromatid-sensitive Hi-C-Verfahren (scsHi-C) könnte Mechanismen aufklären, durch die die Schwesterchromatid-Konformation die DNA-Reparatur, die Genregulation und die Segregation mitotischer Chromosomen steuert. Ziel des EU-finanzierten Projekts TopoGenomics ist die Entwicklung der scsHi-C-Technologie der nächsten Generation, um hochauflösende genomweite Konformationskarten von Schwesterchromatiden zu realisieren und einen auf maschinellem Lernen beruhenden Datenverarbeitungsrahmen zur Erkennung topologischer Strukturen in Schwesterchromatiden zu erschaffen. Das Projekt wird das Verständnis der topologischen Interaktion von Schwesterchromatiden erweitern, mit der die Aufrechterhaltung, Expression und Segregation eukaryotischer Genome unterstützt wird.
Ziel
Topological interactions between distant DNA segments play fundamental roles in the function of eukaryotic genomes. While tremendous progress has been made in understanding the molecular mechanisms shaping intramolecular chromosome loop structures, limitations in our ability to distinguish specific chromosome conformations between paired molecules has hindered research into the role of interactions across separate chromosomal DNA molecules. Our recent development of an approach allowing analysis of contacts between sister chromatids now provides an opportunity for research into topological interactions to enter a new phase. Initial analyses with sister chromatid-sensitive Hi-C (scsHi-C) have indicated enormous potential to elucidate the mechanisms by which sister-chromatid conformation controls processes as varied as DNA repair, gene regulation and the segregation of mitotic chromosomes. To fulfil this potential, we will now develop next-generation scsHi-C technology to generate high-resolution genome-wide conformation maps of sister chromatids, along with the establishment of a machine learning-based computational framework to systematically detect topological structures in sister chromatids. This will be complemented with an imaging-based super-resolution approach to trace sister-chromatid fibers in thousands of individual cells. These core advances will allow us to map distinct sister-chromatid contact domains and identify associated molecular signatures, understand how loop-extruding and cohesive cohesin interact to shape replicated chromosomes, and determine how epigenetic modifications control pairing between sister chromatids. Together, these developments will allow us to make key advances in understanding a fundamental yet largely neglected aspect of chromosome biologyhow replicated sister chromatids topologically interact to support maintenance, expression, and segregation of eukaryotic genomes.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
1030 Wien
Österreich