Opis projektu
Niepozorny jeżowiec rzuca światło na ewolucję rozwoju i jego regulatory
Rozwój jest złożonym i wysoce uregulowanym procesem. Do regulatorów ekspresji genów należą elementy regulujące DNA, takie jak promotory i wzmacniacze transkrypcji. Mutacje w regulatorach odgrywają pewną rolę nie tylko w chorobach, ale także w ewolucji nowych morfologii. Dlatego też zrozumienie ewolucji rozwojowych sieci regulacji genów jest kluczowym elementem układanki dotyczącej rozwoju. W ramach unijnego projektu evolSingleCellGRN bada się jeżowce przy pomocy zaawansowanych metod jednokomórkowych, takich jak niedawno opracowany test dostępności chromatyny (ATAC-Seq), który wskazuje na obszary „otwarte” na wiązanie, a tym samym na regulację. Umożliwia to zbadanie modyfikacji epigenetycznych w skali całego genomu. Określenie specyficznych dla danej tkanki elementów regulacyjnych oraz ocena skutków mutacji powinna rzucić światło na ewolucję rozwoju.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
10117 Berlin
Niemcy