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Investigating the functional roles of histone acylation co-occurrence on transcription in single-cells

Descrizione del progetto

Segnali metabolici e regolazione genica

I geni sono attivati o disattivati da etichette chimiche su proteine chiamate istoni, che sono strettamente avvolte intorno al DNA. Secondo quanto rivelato da recenti ricerche, l’attività metabolica della cellula produce direttamente due tipi di etichette, ovvero la butirrilazione e la propionilazione; ciononostante, non è ancora chiaro come esse operino congiuntamente all’interno delle singole cellule per controllare l’attività dei geni. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto Acyl-STEP-seq produrrà la prima mappa completa di queste etichette chimiche in singole cellule, il che permetterà di rivelare il modo in cui regolano collettivamente l’espressione genica. I risultati ricavati dal progetto getteranno nuova luce sul modo in cui la regolazione genica in condizioni di salute e malattia sia direttamente influenzata dal metabolismo dell’organismo.

Obiettivo

Regulation of transcription is orchestrated by a complex combination of histone posttranslational modifications (PTMs), but how their co-occurrence in the same cell regulate gene expression is still poorly understood. Recently, novel histone acylations have been identified, namely propionylation (pr) and butyrylation (bu). They co-exist with acetylation (ac), arise from cellular metabolism, and are key candidates to fine-tune chromatin activity and transcription. This project will answer fundamental questions on the role of acylations in gene regulation and their co-occurrence in single cells, and provide novel insights into metabolic disorders (propionic acidemia; PA), where histone acylations are altered.
Through this project, I will generate the first genome-wide histone acylation map in single cells, functionally link their co-occurrence with gene expression, and establish the impact of a metabolic disease on histone acylations and transcription. Our preliminary data showed that histone H4K16ac/pr/bu play key roles in chromatin activity and could thus regulate transcription, and are impaired in livers of a PA mouse model. I hypothesize that acylations co-occurrence will regulate transcription, and altered propionyl-CoA metabolism in PA will impact H4K16 acylations, and consequently transcription.
To achieve this, I will develop an experimental and computational framework for single-cell Simultaneous Transcriptome and Epigenome Profiling (sc-STEP-seq). With this approach, I will map H4K16ac/pr/bu and the transcriptome in single-cells, and integrate epigenomic and transcriptomic changes, in liver samples from PA mice. This interdisciplinary project will address a fundamental question in epigenetics: the functional relevance of histone PTMs regulated by metabolic state in single cells, advance the technology for single-cell multimodal epigenomic profiling, and provide for the first-time molecular understanding of histone acylations in a clinically relevant model.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinatore

HELMHOLTZ ZENTRUM MUENCHEN DEUTSCHES FORSCHUNGSZENTRUM FUER GESUNDHEIT UND UMWELT GMBH
Contributo netto dell'UE
€ 173 847,36
Indirizzo
INGOLSTADTER LANDSTRASSE 1
85764 Neuherberg
Germania
Regione
Bayern Oberbayern München, Landkreis
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato