Descrizione del progetto
Passiamo solo il DNA ai nostri figli?
Gli ovociti e lo sperma sono le cellule germinali che producono uno zigote per mezzo della fertilizzazione, con la capacità di dare vita a tutti i tessuti del corpo. Le ipotesi elaborate in passato in merito alla riprogrammazione epigenetica delle cellule germinali effettuata allo scopo di raggiungere la totipotenza sono state messe in discussione da prove recenti che dimostrano il trasferimento delle informazioni epigenetiche da parte dei genitori. Il progetto EpiRIME, finanziato dall’UE, intende chiarire i meccanismi sottostanti alla riprogrammazione epigenetica nello zigote e le modalità attraverso cui le informazioni epigenetiche dei genitori vengono ereditate dai figli. I risultati di EpiRIME forniranno indizi fondamentali sui meccanismi di questi processi, esercitando profonde conseguenze per l’espressione genica e lo sviluppo degli embrioni.
Obiettivo
During gametogenesis, germ cells undergo profound chromatin reorganisation, condensation and transcriptional shutdown. Upon fertilization, gamete chromatin is epigenetically reprogrammed, generating a totipotent zygote that can give rise to all cell types of the adult organism. The maternal factors that reprogram gametes to totipotency are unknown. The current dogma suggests that the parental epigenetic information must be erased in order to establish totipotency.
In contrast, we have recently discovered that maternal gametes transmit the epigenetic H3K27me3 histone modification to the next generation (Zenk et al., Science, 2017) adding to increasing evidence suggesting that gametes convey more than just DNA to the offspring. Nevertheless, the underlying mechanisms and the impact of epigenetic inheritance through the gametes are not yet fully resolved. Critically, the mechanisms and impact of (i) paternal gamete reprogramming, (ii) paternal epigenetic inheritance and (iii) de novo establishment of the zygotic epigenome remain essentially unknown.
The objective of this proposal is to unravel the fundamental principles underlying these three major epigenetic transitions in vivo in Drosophila.
We will achieve our objective via three aims: (i) We will investigate the mechanisms underlying the reprogramming of sperm chromatin at fertilization. Specifically, we will determine the nature and extent of the contributions of two proteins essential for sperm chromatin reprogramming (ii) We will examine the mechanism of histone H3K27me3 inheritance through the paternal germline (iii) We will genetically dissect the de novo establishment of constitutive heterochromatin in the newly formed zygote.
Our investigations of these epigenetic transitions are expected to reveal novel insights into the first steps in the formation of life, and to ultimately advance reproductive and regenerative medicine.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
80539 Munchen
Germania