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Chromatin 3D architecture in Archaea

Descrizione del progetto

Osservare più da vicino l’evoluzione e la complessità della cromatina

La cromatina è un complesso di DNA, RNA e proteine che costituisce i cromosomi e svolge un ruolo importante nella regolazione dell’espressione genica, della replicazione e della riparazione del DNA. Negli eucarioti, la cromatina è organizzata in unità ripetute chiamate nucleosomi, che consistono in proteine istoniche avvolte dal DNA. La cromatina eucariotica si è evoluta da una forma più semplice di cromatina presente in un antenato procariotico. Il progetto 3DchromArchaea, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, intende far luce sull’origine della complessità della cromatina negli eucarioti. Il progetto studierà l’organizzazione tridimensionale della cromatina negli archèi, che sono procarioti ma utilizzano anch’essi gli istoni per organizzare i loro genomi. 3DchromArchaea utilizzerà la microscopia crioelettronica all’avanguardia per studiare la struttura della cromatina in sistemi archeali selezionati in situ e in vitro.

Obiettivo

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.

Istituzione ospitante

EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY
Contribution nette de l'UE
€ 1 494 500,00
Indirizzo
Meyerhofstrasse 1
69117 Heidelberg
Germania

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Regione
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 494 500,00

Beneficiari (1)