Opis projektu
Bliższe spojrzenie na ewolucję i złożoność chromatyny
Chromatyna to kompleks DNA, RNA i białek tworzących chromosomy. Odgrywa ważną rolę w regulacji ekspresji genów oraz replikacji i naprawy DNA. U eukariontów chromatyna jest zorganizowana w powtarzające się jednostki zwane nukleosomami, które składają się z DNA owiniętego wokół białek histonowych. Chromatyna eukariotyczna wyewoluowała z prostszej formy chromatyny, która była obecna u prokariotycznego przodka. Finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projekt 3DchromArchaea rzuci światło na źródło złożoności chromatyny u eukariontów. Zespół będzie badał trójwymiarową organizację chromatyny u archeonów, które są prokariotyczne, ale również wykorzystują histony do organizacji swoich genomów. Wykorzysta on również najnowocześniejszą mikroskopię krioelektronową do badania struktury chromatyny w wybranych systemach archeonowych in situ i in vitro.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
ERC - Support for frontier research (ERC)Instytucja przyjmująca
69117 Heidelberg
Niemcy