Projekt
NanoGAM: metoda badania struktury trójwymiarowej genomu, poprzez zastosowanie długich odczytów sekwencji DNA mikroskawków z utrwalonych jąder komórkowych
Opis
DNA jest upakowane w jądrze komórkowym ssaków w sposób wysoce zorganizowany i regulowany. W strukturze wyróżniamy pętle, domeny topologiczne i przedziały komórkowe. Każdy z tych elementów może dostosowywać się podczas rozwoju organizmu, w odpowiedzi na bodźce lub w chorobie. Wynalezienie metody Hi-C, było przełomowe dla poznania struktury trójwymiarowej całego genomu. Jednak metoda ta ma poważne ograniczenia wynikające z tego, że opiera się na fragmentaryzacji genomu, a następnie jego ligacji. GAM jest metodą alternatywną, nie wykorzystuje ligacji, a struktura DNA mierzona jest na podstawie mikro skrawków z utrwalonych jąder komórkowych wycinanych w przypadkowo zorientowanych płaszczyznach. DNA ze skrawków jest sekwencjonowane i identyfikowane są fragmenty występujące razem w jednym skrawku. Fragmenty, które są blisko siebie w przestrzeni, a niekoniecznie blisko w liniowym genomie, występują częściej razem w jednym skrawku. GAM może mieć zastosowanie kliniczne, bo komórki mogą być utrwalone w tkance, a do stworzenia mapy kontaktów potrzebne są jedynie setki, a nie miliony komórek. To pozwala na badanie struktury trójwymiarowej genomu w tkankach patologicznych. W trakcie pracy na danych GAM identyfikowałam fragmenty genomu, które są słabo reprezentowane w danych, często są one w regionach bliskich centromerów lub telomerów. Obecnie są one wykluczane z analizy. Takie regiony, zawierające powtórzenia są słabo identyfikowalne w czasie sekwencjonowania w technologii Illumina, gdzie otrzymujemy krótkie odczyty. Dlatego ich rola w strukturze trójwymiarowej genomu jest niepoznana. Chcę ulepszyć metodę GAM poprzez zastosowanie sekwencjonowania długich odczytów w technologii Oxford Nanopore. Badanie wykonam na linii mysich komórek zarodkowych F123-CASTx129. Dla tej krzyżówki znane jest bardzo dużo pojedynczych mutacji rozróżniających poszczególne allele, co pozwala na rozróżnienie informacji o strukturze trójwymiarowej dla poszczególnych chromosomów homologicznych. Planuję przeanalizować powiązanie sekwencji ze strukturą dla tych chromosomów oraz stworzyć model struktury trójwymiarowej dla wszystkich chromosomów w jądrze komórkowym, rozróżniając chromosomy homologiczne.
Finansowanie
W ramach projektu “Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza” Priorytetowy Obszar Badawczy Biotechnologia i inżynieria Biomedyczna, konkurs BIOTECHMED-2_Start
Lider
Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT, Politechnika Warszawska
Partnerzy
Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych, Politechnika Warszawska
Okres realizacji
01.2021 – 12.2022
Wartość projektu
119 994,00 zł
Kierownik projektu
-
dr Teresa Szczepińska