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How epigenetic reprogramming modulates 3D chromatin organization in totipotent embryos

Projektbeschreibung

Wie epigenetische Umprogrammierung 3D-Chromatinstruktur und Genomaktivierung in der Zygote definiert

Ein äußerst faszinierendes Thema der Biologie ist die Totipotenz einer einzelligen Zygote, aus der alle Zelltypen eines Organismus hervorgehen können. Das übergeordnete Ziel des EU finanzierten Projekts Epigenome_embryo lautet, die Mechanismen der Entstehung des totipotenten Zustands zu erforschen und zu verstehen. Bei der Erzeugung einer Zygote kommt es zur DNA-Demethylierung des paternalen Genoms und zu asymmetrischen Histonmodifikationen zwischen den elterlichen Genomen. Untersucht wird, ob und wie die epigenetische Umprogrammierung die dreidimensionale Chromatinstruktur der Zygoten moduliert. Um die zygotische Genomaktivierung zu enträtseln, wird das Forschungsteam einen gezielten Gen-Knockdown bei Embryonen durchführen, um die für die Genomaktivierung in der Zygote erforderlichen Faktoren zu finden.

Ziel

One of the most intriguing questions in biology is how a single cell (zygote) is generated that has the potential to give rise to all cell types of an organism, known as totipotency. The overall purpose of this project is to gain mechanistic insights into the establishment of the totipotent state, in terms of 3D chromatin organization and zygotic genome activation (ZGA), summarized in two key aims:

i)To test whether and how epigenetic reprogramming modulates the 3D chromatin structure in zygotes: The generation of a zygote is accompanied by Tet3-dependent active DNA demethylation of the paternal genome and asymmetry in histone modifications between the parental genomes. Whether this alters chromatin organization and promotes transcription is poorly understood. To test this, I will perturb Tet3 activity and perform single nucleus Hi-C (snHi-C) of zygotes to determine changes in genome architecture. In addition, I will study the effect of the absence of Kdm4a on the different histone marks and the consequent potential effect on chromatin architecture. This work will provide the first insights into how epigenetic reprogramming alters chromatin organization.

ii) To study the mechanism of ZGA: The activation of embryonic transcription is crucial for the development of an organism. However, the essential activators of ZGA in mammals remain largely unidentified. Based on work in Drosophila, a leading hypothesis is that ZGA is triggered by pioneer transcription factors. To identify these, I will participate in a targeted knockdown screen in embryos to identify factors required for ZGA. I will focus on one potential candidate and generate transgenic mouse strains to study its function in early embryos. This high-risk high-gain aim has the potential to identify novel regulators of the mammalian ZGA.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020

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Koordinator

INSTITUT FUER MOLEKULARE BIOTECHNOLOGIE GMBH
Netto-EU-Beitrag
€ 174 167,04
Adresse
DR BOHRGASSE 3
1030 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Links
Gesamtkosten
€ 174 167,04