Description du projet
Un regard plus attentif sur l’évolution et la complexité de la chromatine
La chromatine est un complexe d’ADN, d’ARN et de protéines qui constitue les chromosomes. Elle joue un rôle important dans la régulation de l’expression génétique, ainsi que dans la réplication et la réparation de l’ADN. Chez les eucaryotes, la chromatine est organisée en unités répétitives appelées nucléosomes, qui se composent d’ADN enroulé autour de protéines histones. La chromatine eucaryote a évolué à partir d’une forme plus simple de chromatine qui était présente chez un ancêtre procaryote. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet 3DchromArchaea apportera un éclairage sur les origines de la complexité de la chromatine chez les eucaryotes. Il étudiera l’organisation tridimensionnelle de la chromatine chez les archées, des procaryotes qui utilisent également des histones pour organiser leurs génomes. 3DchromArchaea recourra à la cryomicroscopie électronique de pointe pour examiner la structure de la chromatine dans des systèmes d’archées sélectionnés in situ et in vitro.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
ERC - Support for frontier research (ERC)Institution d’accueil
69117 Heidelberg
Allemagne