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Ancient Battles, New Weapons: Uncovering Germline Defense Innovations and Transposon Invasions in Caenorhabditis species

Descrizione del progetto

Esplorazione dei meccanismi di difesa della linea germinale nelle specie di Caenorhabditis

Gli elementi trasponibili (TE) spesso hanno come bersaglio la linea germinale degli organismi. In risposta, gli RNA interagenti con Piwi (piRNA) negli organismi si difendono dai TE per mantenere l’integrità della linea germinale. Nonostante la loro importanza, si sa poco del meccanismo che gli organismi utilizzano per sopprimere i TE. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto TEvsRNA intende studiare il caso del nematode Caenorhabditis plicata, una specie unica che ha perso la via dei piRNA e si affida invece a nuove classi di piccoli RNA (sRNA) per silenziare i TE. In primo luogo, studierà la via degli sRNA a livello molecolare per determinare le sue origini evolutive rispetto ad altre specie di Caenorhabditis. Verrà inoltre sviluppato un modello sperimentale per studiare le invasioni di TE estranei nei nematodi ed esaminare il conseguente impatto sull’architettura del genoma.

Obiettivo

The germline is the only immortal lineage in animals, making it a target for transposable elements (TEs) to perpetuate themselves at the host's expense. To counter these threats, animals utilize Piwi-interacting RNAs (piRNAs) to suppress TEs and maintain germline integrity. Despite the crucial role of piRNAs, the diversity of mechanisms organisms use to repress parasitic elements remains largely unexplored. To address this, I propose studying an emerging model system, the nematode Caenorhabditis plicata; one of the few Caenorhabditis species that lost the piRNA pathway. Notably, our preliminary results indicate that C. plicata employs novel small RNA (sRNA) classes to silence TEs. My first aim is to dissect the molecular basis of this sRNA pathway and elucidate its evolutionary origins. To do so, I will screen for the underlying molecular component controlling this pathway; firstly by targeting homologs of proteins involved in C. elegans sRNA silencing, and secondly, via EMS mutagenesis to identify mutations that suppress silencing of transgenic reporters. I will then investigate whether the novel sRNA populations are ancestral or a recent innovation by examining independent piRNA loss events across different Caenorhabditis species. Motivated by the natural loss of piRNAs and the widespread transfer of TEs between species, my second aim is to develop an experimental model to study foreign TE invasions in nematodes through heterologous insertions of TEs into mutant worms that are unable to defend against these elements. I will then examine the subsequent impact on genome architecture and explore whether they contribute to genome size expansion. This comprehensive approach will not only teach us how animals protect their germline but also deepen understanding of how biological novelty can arise from the ancient evolutionary arms race between invasive elements and silencing pathways.

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-2024-PF-01

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Coordinatore

INSTITUT FUER MOLEKULARE BIOTECHNOLOGIE GMBH
Contributo netto dell'UE
€ 214 344,72
Indirizzo
DR BOHRGASSE 3
1030 Wien
Austria
Regione
Ostösterreich Wien Wien
Tipo di attività
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato