Descrizione del progetto
Illustrare i meccanismi molecolari e le dinamiche delle modificazioni degli istoni
L’identità cellulare è definita da complessi schemi di modificazioni del DNA e degli istoni, che devono essere strettamente regolati durante il ciclo cellulare. La perdita di identità cellulare favorisce lo sviluppo di diverse malattie, tra cui i disturbi neurologici e il cancro. I meccanismi molecolari delle modificazioni istoniche che si diffondono lungo la cromatina e possono essere trasmesse attraverso la divisione cellulare non sono ben compresi e richiedono tecniche che ne consentano lo studio in tempo reale. Il progetto DYMOCHRO, finanziato dall’UE, intende chiarire i principi fondamentali della dinamica delle modificazioni istoniche che regolano la creazione e la conservazione dell’identità cellulare. Lo studio si avvarrà di una tecnologia innovativa per visualizzare la diffusione e il mantenimento della metilazione degli istoni e valutare direttamente la dinamica dei modelli di modificazione degli istoni su singole fibre di cromatina in condizioni native.
Obiettivo
Cellular identity is defined by complex patterns of DNA and histone modifications, which partition our chromosomes and determine how cells interpret the genetic information. For cells to remember who they are, these modifications have to be tightly regulated over time and through cell division. Loss of cellular identity promotes different types of disease including neurological disorders and cancer.
Histone modifications can spread along chromatin and can be transmitted through cell division, giving rise to chromatin position effects and cellular memory. However, the underlying molecular mechanisms are not understood. In particular, we do not know how the size and stability of modified domains is controlled, and we currently lack techniques to study these processes in real-time.
Here, I propose to develop the single-molecule ‘chromatin curtains’ platform to directly visualize spreading and maintenance of histone methylation in a reconstituted system and to compare the resulting domains to those found on individual chromatin fibers isolated from cells. In a complementary approach, I will devise and set up a tunable synthetic circuit that installs and reinforces orthogonal epigenetic modifications in living cells to define the functional modules that are necessary and sufficient for chromatin position effects and cellular memory.
My project combines molecular biophysics with synthetic biology to elucidate the fundamental principles that govern the dynamics of histone modifications to establish and preserve cellular identity. The chromatin curtains platform I will develop complements sequencing-based methods and will make it for the first time possible to directly assess the dynamics of histone modification patterns on single chromatin fibers under native conditions. I anticipate that the insights gained in my project will aid in the design of future strategies to control histone modifications in disease.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
75794 Paris
Francia