Descripción del proyecto
Un análisis más detallado de la evolución y la complejidad de la cromatina
La cromatina es un complejo de ADN, ARN y proteínas que forma los cromosomas. Desempeña un papel importante en la regulación de la expresión genética, así como en la replicación y reparación del ADN. En las células eucariotas, la cromatina se organiza en unidades repetitivas llamadas «nucleosomas», que se componen de ADN enroscado en proteínas histonas. La cromatina eucariota evolucionó a partir de una forma más simple de cromatina presente en un antepasado procariota. El equipo del proyecto 3DchromArchaea, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, desvelará los orígenes de la complejidad de la cromatina en las células eucariotas. Estudiará la organización tridimensional de la cromatina en las arqueas, que son procariotas pero también utilizan histonas para organizar sus genomas. En 3DchromArchaea se empleará criomicroscopia electrónica de última generación para estudiar «in situ» e «in vitro» la estructura de la cromatina en sistemas arqueos seleccionados.
Objetivo
This proposal brings together the field of chromatin evolution and state-of-the-art structural biology to advance our understanding of a fundamental question: origin of chromatin structural and regulatory complexity.
Eukaryotes and most groups of archaea organize their genomes in the form of histone-based chromatin. Conservation of histones across the tree of life goes beyond protein sequence and histone fold. Tertiary arrangement of histones and DNA geometry in archaeal nucleosomes resemble those in eukaryotes; however, archaea can form special hypernucleosomes and “slinky”-like arrangements. Similarly to eukaryotes, some archaea have multiple histone variants and extended histone tails, although it is unclear whether their structural and regulatory roles are conserved. Eukaryotes inherited histone-based chromatin from archaea, however, the origins of eukaryotic chromatin complexity are enigmatic.
Therefore, this proposal will address the 3D organization of chromatin in archaea to advance the understanding of chromatin evolution. We will test the following hypotheses: archaeal chromatin along with hypernucleosomes contains multiple open structures to maintain DNA accessibility and allow polymerase passage; histone variant exchange and histone tails in archaea play an important role in chromatin compaction similarly to eukaryotes. To test our hypotheses, we will synergistically apply state-of-the-art cryo-electron microscopy (cryo-EM) in situ and in vitro to selected archaeal systems. In situ cryo-EM will provide structural information about chromatin in native context, while cryo-EM of in vitro reconstituted chromatin will provide high-resolution structural information. Structural analysis complemented with biochemical, biophysical characterization and nucleosome positioning data will provide insights into 3D chromatin architecture in archaea in the context of eukaryotic chromatin evolution.
Ámbito científico
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
ERC - Support for frontier research (ERC)Institución de acogida
69117 Heidelberg
Alemania