Descifrando el genoma 3D: Mecanismos de herencia a través de la evolución

El objetivo principal de esta propuesta es determinar los mecanismos subyacentes a la evolución y herencia de la estructura tridimensional (3D) del genoma de los vertebrados. Entender la evolución de la conformación de la cromatina es fundamental para descubrir los mecanismos responsables del origen y la plasticidad de la biodiversidad genómica, y cómo las especies pueden responder al cambio ambiental. Nuestro grupo ha sido pionero en el estudio de la importancia funcional de la remodelación de la cromatina durante la formación de células germinales en mamíferos, mostrando que el plegamiento de la cromatina puede influir en la evolución del genoma. Estos estudios han abierto un nuevo campo de investigación que este proyecto impulsará mediante la implementación de un enfoque integrativo para poder explorar los mecanismos de regulación y evolución del genoma 3D a lo largo de grandes escalas de tiempo evolutivo. La hipótesis central de la presente propuesta es considerar que la dinámica de la estructura 3D del genoma en la línea germinal es clave para el proceso evolutivo. Dicha hipótesis se testará a través de un enfoque multidisciplinar combinando métodos experimentales y computacionales de vanguardia basados en tecnologías de alto rendimiento como son la genómica comparativa, Omni-C (interactoma), ChIPseq (epigenoma), RNAseq (expresión génica) y secuenciación de ADN de cadena sencilla (puntos de recombinación) en especies clave representativas de los vertebrados, especies que divergieron hace unos 400 millones de años, tales como euterios (humano y ratón), Afrotheria (elefante africano y cerdo hormiguero), marsupiales (ualabí de tammar, ualabí de pantano y ratón marsupial de cola gruesa), reptiles (dragón barbudo y tortuga pintada) y el pez cebra. Para ello, se abordarán tres objetivos (O) específicos: (O1) determinar patrones evolutivos de organización del genoma 3D, (O2) identificar los mecanismos de remodelación del genoma 3D en la línea germinal, y (O3) determinar el impacto de la remodelación del genoma 3D en la generación de diversidad genética a través de la recombinación en la línea germinal. Estos tres objetivos son novedosos, innovadores y viables. La presente propuesta proporcionará una nueva visión sobre cuestiones poco exploradas sobre la evolución, función y capacidad evolutiva de la arquitectura genómica de las especies y su transmisión a la descendencia a lo largo de grandes escalas de tiempo evolutivo. Esto proporcionará una nueva visión sobre la plasticidad de la arquitectura del genoma y la adaptación de las especies al cambio climático.