Projektbeschreibung
Die Evolution des epigenetischen Mechanismus der DNA-Methylierung
Die Cytosin-DNA-Methylierung ist eine wichtige Form der DNA-Modifikation im Genom, die eine tragende Rolle für die Chromatinstruktur und die Genexpression spielt. Die Methylierung von stillen Transposonen und konstitutiv transkribierten Genen ist der am besten untersuchte DNA-Methylierungsprozess bei Wirbeltieren, Pflanzen und Pilzen. Methylierungsgene sind bei abweichenden Linien nicht immer ortholog und könnten das Ergebnis einer konvergenten Evolution sein. Das EU-finanzierte Projekt METHYLEVOL wird die Evolution der DNA-Methylierung untersuchen und dabei auf ihre Rolle bei der eukaryotischen Vielfalt eingehen. Mittels aktueller Genomtechniken, experimenteller Manipulationen und rechnergestützter Analysen wird das Forschungsprojekt die experimentelle Epigenomik mit der makro-evolutionären vergleichenden Genomik verbinden und somit Funktionen der DNA-Methylierung finden, die sich im Laufe der Evolution herauskristallisiert haben.
Ziel
Cytosine DNA methylation is a major component of eukaryotic chromatin, yet extensive variation of methylation patterns occurs throughout eukaryotes. So far, the roles of DNA methylation have been mostly characterized in vertebrates, plants and fungi, where two common patterns have emerged as potentially ancestral within eukaryotes: methylation of silent transposable elements and methylation of constitutively transcribed genes (gene body methylation). However, the genes responsible for depositing methylation are not always orthologous across divergent lineages, so these common patterns could instead be the product of convergent evolution. To discern between these alternatives, we first need to correct the taxon sampling bias that hampers our understanding about the evolution of DNA methylation.
In this project we will determine the roles of DNA methylation across vastly underexplored eukaryotic diversity. We will use state-of-the-art genomic techniques, experimental manipulations and computational analyses to trace the evolutionary conservation of methylation-dependent transposable element silencing across a wide range of unicellular eukaryotes, using methylation-depleting drugs and bisulfite sequencing. We will then assess the roles of gene body methylation in an invertebrate to unveil similarities with plants and shed light on why vertebrates transitioned to hypermethylated genomes. Finally, we will study the evolution of proteins able to bind and interpret DNA methylation across disparate eukaryotes, since ultimately these proteins link DNA methylation and its regulatory functions.
Through linking experimental epigenomics to macro-evolutionary comparative genomics this project will reveal how different functions of DNA methylation assembled throughout evolution. In turn, this evolutionary perspective will allow a better understanding of the genome regulatory roles of this base modification and its impact on genome composition in plants and animals.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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