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Tracing the origin and early evolution of animal cell type regulation with genomics and single-cell approaches

Description du projet

D’anciens embranchements animaux mettent en lumière l’évolution des types de cellules

Au cours des dernières décennies, le domaine émergent des réseaux de régulation génétique a suscité énormément d’intérêt. Ils jouent un rôle dans le développement, la différenciation et la réponse aux signaux environnementaux, en déterminant quel gène doit s’exprimer et à quel moment. L’origine et l’évolution des types de cellules animales sont liées à l’évolution concomitante des réseaux de régulation génétique sous-jacents, mais nous n’en savons que trop peu sur ces deux sujets. L’ambitieux projet EvoCellMap, financé par l’UE, enquête sur les origines évolutives de la régulation du génome et sur l’évolution des types de cellules prédominants, ainsi que leurs réseaux de régulation génétique. En combinant des études entre espèces et sur les cellules uniques chez des organismes multicellulaires dépourvues de symétrie bilatérale (Metazoa), le projet vise à combler des lacunes importantes dans notre compréhension de l’évolution des types de cellules et de leurs réseaux de régulation génétique.

Objectif

Cell types are the fundamental units of animal multicellularity. Distinct cell types are established and maintained by specific gene regulatory networks (GRNs), as well as epigenomic mechanisms that mediate the asymmetric access to genetic information within each cell. This cell regulation results in complex metazoan functions and structures. However, cell types and their regulation have only been characterized in a few species. Therefore, the origin and evolution of animal cell types remain largely unexplored, and so remains the evolution of the underlying GRNs and epigenomic mechanisms.
In this project, we will develop a unified comparative framework to study cell type evolution and regulation from a multi-level and phylogenetic perspective. This project will focus on non-bilaterian metazoan lineages (Porifera, Ctenophora, Placozoa, and Cnidaria) as they are maximally informative towards reconstructing the evolutionary origins of metazoan genome regulation and of major cell types and their GRNs (e.g. neurons, secretory cells, stem cells, epithelial cells). To this end, we will integrate single-cell genomics and epigenomic profiling methods with advanced computational tools in order to: (1) investigate the origins of the animal regulatory genome; (2) characterize the diversity of cell type programs in non-bilaterian metazoans; and (3) model the structure and evolutionary dynamics of cell type-specific GRNs in these lineages.
This evolutionary systems biology approach provides a complementary angle to both phylogenetically-restricted single-cell analyses and traditional cross-species studies based on targeted marker genes. Therefore, our results will fill a large gap of knowledge in our understanding of the origin and diversification of animal cell type programs and epigenomic mechanisms. In a broader context, this research program will provide unprecedented insights into the fundamental question of how cell types and their defining regulatory networks evolve.

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Institution d’accueil

FUNDACIO CENTRE DE REGULACIO GENOMICA
Contribution nette de l'UE
€ 1 498 070,00
Adresse
CARRER DOCTOR AIGUADER 88
08003 Barcelona
Espagne

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Région
Este Cataluña Barcelona
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 498 070,00

Bénéficiaires (1)