Description du projet
Le modeste oursin de mer éclaire l’évolution du développement et de ses régulateurs
Le développement est un processus complexe et très régulé. Parmi les régulateurs de l’expression génétique, nous trouvons des éléments de régulation de l’ADN comme les promoteurs et les activateurs. Les mutations de ces régulateurs jouent un rôle non seulement dans les états pathologiques, mais également dans l’évolution de nouvelles morphologies. Ainsi, comprendre l’évolution du développement des réseaux de régulation génétique est une pièce fondamentale du puzzle du développement. Le projet evolSingleCellGRN, financé par l’UE, applique des méthodes avancées unicellulaires chez l’oursin de mer, notamment une analyse récemment développée d’accessibilité de la chromatine (ATAC-seq) qui indique les zones «ouvertes» à la liaison et, par conséquent, à la régulation. Cette analyse facilite l’étude des modifications épigénétiques à une échelle génomique. L’identification des éléments de régulation spécifiques aux tissus et l’évaluation des effets lorsqu’ils présentent des mutations devraient éclairer la manière dont le développement évolue.
Objectif
Cell types in development arise from precise patterns of gene expression driven by differential usage of DNA regulatory elements. Mutations affecting these elements, or proteins binding them, are major contributors to disease and underlie the evolution of new morphologies. To better understand these elements and how they evolve, I introduce a set of single-cell RNA and ATAC-Seq sequencing technologies that: A) Identify tissue-specific regulatory elements and expression profiles by interrogating individual cells, B) Allow for a precise read-out of developmental responses to mutation and perturbation, including cell-fate re-specification, C) Lead to the development of a regulatory-information based concept of homology that will be used to understand developmental evolution. The research makes use of sea urchins. The well-annotated sea urchin regulatory network, a detailed understanding of inductive interactions in early development, and an active body of evolutionary research justify this choice. Using single-cell ATAC-Seq and a new method for resolving single-cell, nascent transcripts, I will build a detailed atlas of sea urchin development and use this atlas to understand how regulatory landscapes change during specification and how they evolve between closely related species. I will also investigate, at single-cell resolution, how larval skeletal cells are regenerated following the loss of a cell lineage that mirrors euechinoid evolution. To better understand the origins of cell types in sea urchins, I will characterize embryos of the cnidarian Nematostella, using shared regulatory sites to define cell types which I will compare to urchins and my previous work in Drosophila. The work will generate single-cell methods for non-traditional model systems and help to resolve the processes by which, and the paths along which, development evolves.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
10117 Berlin
Allemagne