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Regulation of extreme plasticity in planarian stem cells by mRNA modifications

Projektbeschreibung

Regeneration und Nukleinsäuremodifikation bei Planarien

Plattwürmer sind Süßwasserplanarien mit der außergewöhnlichen Fähigkeit, verlorene Körperteile regenerieren zu können. Eine einzige ihrer Stammzellen kann tatsächlich einen letal bestrahlten Organismus retten. Diese Fähigkeit ist mit einer extremen Plastizität der Stammzellen (Neoblasten) bei Planarien verbunden. Vorläufige Studien deuteten darauf hin, dass die chemischen Modifikationen der neoblastischen Nukleinsäuren ein kritisches Ereignis darstellen, das über deren Homöostase und Regenerationsfähigkeit bestimmt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts PLANMod wird ein ganzes Arsenal moderner funktioneller genanalytischer und molekularbiologischer Verfahren angewandt, um grundlegende Mechanismen der für die Regeneration entscheidenden Regulierung der neoblastischen Plastizität zu ermitteln. Anhand dieser Ergebnisse wird die Rolle der Modifikation der Nukleinsäuren bei der Stammzellplastizität im Allgemeinen, einschließlich der Physiologie und Pathologie von Säugetieren, beschrieben werden können.

Ziel

Planarians are freshwater flatworms that can regenerate any part of their body including an entire head. A single transplanted planarian pluripotent stem cell can rescue a lethally irradiated animal. Hence, the extreme plasticity of planarian stem cells (neoblasts) is critical for regeneration. Despite intensive research, we still do not understand how cellular mechanisms that regulate neoblast homeostasis are integrated to facilitate regeneration. In a preliminary study, I discovered that chemical modifications of nucleic acids are critical for normal neoblast function, and that animals lacking this activity fail to regenerate. This extreme neoblast phenotype suggests that these highly conserved base modifications are crucial regulators of stem cell homeostasis. In this project, I will dissect the functions of nucleic acid base modifications in vivo using high-throughput gene function screening, single cell RNA sequencing, and molecular biology methods. I will establish a mechanistic foundation for understanding the regulation of stem cell plasticity and regeneration. In particular, we will (1) analyze the functions of genes encoding nucleic acid modifiers and use planarians as a platform for discovery of unknown players, (2) elucidate the regulatory roles of the base modification machinery on stem cell function, (3) investigate the dynamics of nucleic acid base modification landscape in planarian stem cell physiology and injury. My approach will generate a systems level understanding of nucleic acid modification-based regulation on stem cell homeostasis, an emerging theme in stem cell research. The impact of these findings are far reaching and would become the basis for a deeper understanding of fundamental stem cell biology, including mammalian physiology and pathology.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2019-STG

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Gastgebende Einrichtung

TEL AVIV UNIVERSITY
Netto-EU-Beitrag
€ 1 487 500,00
Gesamtkosten
€ 1 487 500,00

Begünstigte (1)