Opis projektu
W jaki sposób trójwymiarowa warstwa regulacyjna kształtuje ewolucję różnicowania płci?
Komórki żywego organizmu dziedziczą kompletny genom, w którym zawarty jest pełen zestaw genów. Jednak w rzeczywistości komórki korzystają tylko z tych genów, które są istotne dla osiągnięcia właściwego statusu zróżnicowania i rozwoju powiązanych z nim tkanek. Kontrolę nad tym kiedy, gdzie i jak następuje ekspresja tych genów sprawuje trójwymiarowa warstwa regulacyjna, na którą składają się oddziaływania pomiędzy genami, elementy regulacyjne i trójwymiarowa organizacja chromatyny. Wciąż jednak nie do końca wiadomo, w jaki sposób trójwymiarowa warstwa regulacyjna wpływa na ewolucję programów rozwojowych. Dzięki wykorzystaniu najnowszych osiągnięć technologicznych naukowcy z finansowanego ze środków UE projektu 3D-REVOLUTION zbadają ten aspekt przy pomocy modelu różnicowania gonad czworonogów.
Cel
Vertebrate genomes are organized in 3D regulatory landscapes that control pleiotropic gene expression. Within them, transcription emerges from a precise interplay between genes, regulatory elements and 3D chromatin organization. We and others have shown how mutations in these regulatory layers can modulate phenotypes. However, how 3D regulatory landscapes shape the evolutionary history of developmental programs is still largely unexplored.
Our limited capability to read, interpret and modify genomes has constrained our knowledge on how gene regulation evolves. However, recent advances in long-range sequencing, single-cell, chromatin interaction and genome editing methods offer novel tools to link genomic variation and phenotypes. Here, I will combine these methods to investigate how changes in 3D regulatory landscapes contribute to refine the function of developmental programs. As a testbed, I will study gonadal sex determination, an essential process for species perpetuation but characterized by a remarkable evolutionary plasticity.
We will use single-cell transcriptomics across tetrapod clades to unravel the core and variable transcriptional network of sex determination. Single-cell epigenomics and novel chromatin interaction methods will reconstruct 3D regulatory landscapes and infer sources of regulatory variation. With phylogenomic comparative strategies, we will estimate the contribution of different types of mutations to different sex determination programmes, as well as the impact of whole genome duplications. Finally, we will develop innovative transgenic methods for inter-species replacement of 3D regulatory landscapes, using this technology to activate early estrogen synthesis in mouse.
3D-REVOLUTION will provide ground-breaking insights on the evolution of gene regulation. This will improve our understanding of the genomic sources and underlying mechanisms of phenotypical variation, which are relevant for developmental and evolutionary genetics.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
28006 Madrid
Hiszpania