Komplekse organismer som er bygd opp av billioner av ulike celler oppstått fra en enkeltcelle - zygoten. En zygote bærer på instrukser fra sine foreldrene om den videre utviklingen. Denne instruksjonen er skrevet inn i flere molekylære lag av DNA, RNA og proteiner, og er forbunnet i et regulatorisk nettverk. Et grunnleggende spørsmål i biologien er hvordan denne foreldre-instruksen kan komme til uttrykk i det nye individet.
Prosjektet "InnControl" omhandler regulering av tidlig utvikling hos to ulike fiske-modeller: sebrafisk og medaka. Vi anvender storskalemetoder for kartlegging av dynamiske forandringer i transkriptom og proteom i tidlige embryostadier. Vi ser også på epigenetiske forandringer av genomet og transkriptomet. For å avdekke ukjente regulatoriske mekanismer vil vi etablere modeller som setter ut av funksjon viktige regulatoriske elementer i fiskeembryo. Vi vil også evaluere effekten av miljøpåvirkning på den epigenetiske instruksjonen gitt av foreldrene.
Så langt har vi innhentet grunnleggende informasjon om proteomets dynamikk i de tidlige utviklingsstadier, avdekket funksjonelle roller til flere regulatoriske RNA av maternalt opphav i tidlig embryoutvikling, utviklet bioinformatiske verktøy rettet mot karakterisering av små RNA, kartlagt rRNA modifikasjoner under embryonal utvikling hos sebrafisk og medaka, innhentet transkriptomdata fra utviklinngsprosesser gjennom direktesekvensering av RNA og kartlagt m6A modifisert RNA fra utviklingsprosesser ved bruk at SAC-seq metoden. Nå arbeides det med dataanalyser av RNA fra transkriptom i tidlige utviklingsprosesser der vi fokuserer på effekten av miljøfaktorer fra foreldenes epigenetiske informasjon og på analyser av regulatoriske transkriptom data. I tillegg analyseres genomdata fra tidlige utvikliknsprosesser der ønsker å finne hvor genomet er tilgjengelig for transkriposjon gjennom KAS-seq metoden.
Regulation of development from the onset of a multicellular organism's formation is of fundamental scientific importance, because it sheds light on one of the principal mechanisms of life. The current understanding of the process is that maternally provided factors drive the development, while the zygotic genome is initially inactive in regulatory functions. The InnControl project challenges this long-standing dogma. We hypothesize that two additional regulatory layers exist before the maternal-to-zygotic transition, a recognized regulatory switch point. The project brings together internationally renowned academic experts in transcriptomics, proteomics, functional genomics, RNA biology, fish reproductive and developmental biology, epigenomics, and notably, team members being in forefront of science and method development in epitranscriptomics. Teleost fish, zebrafish and medaka, will be model organisms. We will combine high-throughput analyses of transcriptome, epitranscriptome, epigenome, and proteome with functional genomics. We will generate models with impaired essential elements of transcription, miRNA biogenesis machinery, and RNA-guided repression machinery, on different levels of interference: genetic loss-of-function (knockout), transcript level manipulation (knockdown or mimics) and protein inhibition. We will characterize early developmental epitranscriptome and elucidate its role in zygote formation. We will experimentally test the effect of environmental modulation on parental epigenetic instruction and analyse DNA and RNA methylomes. Finally, we will determine long-term effect of environmental modulation on epigenetic inheritance. This project aims to contribute substantially to the understanding of regulation of Metazoan development, with direct impact on medicine, ecology and biotechnology. Also, the project will develop innovative high-throughput methods within genomics.
