Role of gene body methylation in acclimatization and adaptation of a reef-building coral.

基因体甲基化在造礁珊瑚的适应和适应中的作用。

基本信息

  • 批准号:
    1755277
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 111.76万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-15 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The field of epigenetics studies modifications to DNA that do not change its sequence but do affect the function of the DNA. The study of epigenetics is a burgeoning and broadly popularized, with popular culture references outpacing the scientific data. What makes epigenetics so exciting is that it could be an entirely novel mechanism of altering gene function during evolution and adaptation. One type of epigenetic change is the addition of methyl groups to functional genes, termed ?gene body methylation?. Such changes are known to occur in diverse multicellular organisms, from sunflowers to humans, but thus far there was no direct evidence concerning its role in acclimatization or adaptation. The proposed project will fill this knowledge gap using a reef-building coral as a study system. Corals are primitive animals that can be clonally sampled by simple fragmentation, which allows researchers to disentangle the roles of genotype and environment. Also, corals recapitulate ancient features of animal genomes better than conventional model organisms. For example, both corals and humans possess gene body methylation while it is notably absent from the model fruit fly and the worm. The results of this project will therefore be broadly relevant for understanding fundamental mechanisms of molecular adaptation in multicellular animals. In addition, the project will generate much-needed insight into the capacity of reef-building corals to adapt to the rapidly changing climate, informing reef conservation and restoration approaches. Finally, the project will train multiple young scientists and disseminate methodologies and results through workshops to the public and broader scientific community.Gene body methylation (GBM) is a common DNA modification found throughout Metazoa, but its biological functions remains unclear. It has long been hypothesized that changes in epigenetic marks, including GBM, might modulate responses to environmental change and result in transgenerational plasticity, but thus far the evidence has been lacking. In this project, the function of GBM is addressed using reef-building corals as a study system. Corals are basal metazoans that can be clonally replicated and transplanted among environments, which makes them perfectly suited to disentangle effects of genotype and environment on any trait. The overarching hypothesis underlying the proposed research is that GBM is involved in long-term acclimatization, possibly spanning generations. The existing preliminary data indicate that GBM is indeed responsive to the environment and is linked to fitness of the transplanted individual. The experiments proposed here will include lab-based and field-based approaches and will investigate time scales of GBM modulation by the environment, its interaction with gene expression and fitness, and its heritability.This award was co-funded by the Division of Integrative Organismal Systems within The Directorate for Biological Sciences and the Division of Ocean Sciences within The Directorate for Geosciences.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
表观遗传学研究DNA的修饰,这些修饰不改变其序列,但确实影响DNA的功能。表观遗传学的研究是一个新兴的和广泛普及的,与流行文化的参考超过了科学数据。表观遗传学之所以如此令人兴奋,是因为它可能是一种在进化和适应过程中改变基因功能的全新机制。表观遗传变化的一种类型是在功能基因上添加甲基,称为甲基化。基因体甲基化? 已知这种变化发生在从向日葵到人类的多种多细胞生物中,但迄今为止还没有直接证据表明它在适应或适应中的作用。拟议的项目将利用造礁珊瑚作为研究系统,填补这一知识空白。珊瑚是原始动物,可以通过简单的片段化进行克隆采样,这使研究人员能够解开基因型和环境的作用。此外,珊瑚比传统的模式生物更好地再现了动物基因组的古老特征。例如,珊瑚和人类都具有基因体甲基化,而它在模型果蝇和蠕虫中明显缺失。因此,该项目的结果将与理解多细胞动物分子适应的基本机制广泛相关。此外,该项目还将对造礁珊瑚适应迅速变化的气候的能力产生急需的洞察力,为珊瑚礁保护和恢复方法提供信息。最后,该项目将培训多名年轻科学家,并通过讲习班向公众和更广泛的科学界传播方法和成果。基因体甲基化(GBM)是在后生动物中发现的一种常见的DNA修饰,但其生物学功能尚不清楚。长期以来,人们一直假设表观遗传标记(包括GBM)的变化可能会调节对环境变化的反应,并导致跨代可塑性,但迄今为止缺乏证据。在这个项目中,GBM的功能是使用造礁珊瑚作为一个研究系统。珊瑚是基底后生动物,可以在环境中克隆复制和移植,这使得它们非常适合解开基因型和环境对任何性状的影响。所提出的研究的总体假设是,GBM涉及长期适应,可能跨越几代人。现有的初步数据表明,GBM确实对环境有反应,并与移植个体的健康有关。这里提出的实验将包括基于实验室和基于现场的方法,并将调查环境对GBM调节的时间尺度,其与基因表达和适应性的相互作用,和它的遗传性。这个奖项是共同的-该奖项由生物科学理事会内的综合有机系统司和地球科学理事会内的海洋科学司资助。该奖项反映了NSF的法定使命,通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Role of gene body methylation in acclimatization and adaptation in a basal metazoan
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