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Studying the cis-regulatory changes that have shaped human evolution

Description du projet

Régions non codantes de l’ADN: leur rôle dans l’adaptation et l’évolution de l’homme

L’évolution des séquences codant pour les protéines des génomes est bien comprise, ce qui n’est pas le cas de l’évolution des séquences non codantes contrôlant l’expression génétique. Les éléments cis-régulateurs, notamment les promoteurs, les activateurs et les inactivateurs, sont d’importants contrôleurs de la transcription. Identifier les changements qu’ils subissent et les relier aux phénotypes s’est avéré particulièrement complexe. Le projet RegEvoHum, financé par le CER, utilisera des approches de pointe, des cellules hybrides homme-singe, ainsi que des essais à l’aide d’un gène rapporteur massivement parallèles pour identifier les changements d’expression des éléments cis-régulateurs qui distinguent les humains des singes et cartographier leurs fonctions. Les scientifiques développeront également une nouvelle méthode pour cartographier le rôle de la méthylation de l’ADN dans l’expression génétique. Les résultats permettront de commencer à lever le voile sur le rôle de la régulation des gènes dans l’évolution de l’homme.

Objectif

While the phenotypes that set us apart from our closest extinct and extant relatives have been largely demarcated, we are still far from understanding the genetics of human adaptation, and how these changes affect our current anatomy, physiology, and health. Most human adaptations have likely occurred in regulatory regions, particularly in cis-regulatory elements, such as promoters and enhancers. However, our ability to study cis-regulatory evolution is limited due to the complexity of identifying cis-regulatory changes and linking them to phenotypes.

We believe these limitations can now be tackled by merging several cutting-edge approaches, primarily hybrid cells and massively parallel reporter assays (MPRAs), augmented by developing sorely needed new ones. In Aim 1, we will generate human-ape hybrid cells and use them to identify the gamut of cis-regulatory expression changes separating humans from other apes. In Aim 2, we will perform MPRAs to map the function of each of the variants that distinguish modern humans, Neanderthals, Denisovans and apes. In Aim 3, we will develop methMPRA, a novel method to map the role of DNA methylation in shaping gene expression. In Aim 4, we will synergize these data to study human evolution at the sequence, methylation, expression and phenotypic level.

The proposed project will: (a) generate comprehensive resources, including the first catalogs of the sequence and methylation changes that shaped human gene regulation; (b) Develop a novel method to characterize en masse the cis-effects of methylation on expression; (c) Develop novel platforms (human-ape hybrid cells) to map human cis-regulation; and (d) Identify genetic changes underlying human traits. Together, this will pave the way to understanding the role of gene regulation in human evolution.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-STG

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Institution d’accueil

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)