A genomics and proteomics approach to the origin and evolution of eukaryotic chromatin

Abstract

La regulació genòmica dependent de la cromatina representa una innovació evolutiva clau associada a l'origen dels eucariotes. En aquests organismes, la remodelació dinàmica de la cromatina permet un accés controlat a la informació genètica i exerceix un paper central en la regulació de l'expressió gènica. Aquesta plasticitat estructural és mediada per un conjunt divers de proteïnes especialitzades que actuen de manera coordinada per modificar l'entorn local de la cromatina. Tot i que es reconeix de manera generalitzada la importància de les histones i els factors de cromatina en l'organització i regulació del genoma eucariota, els orígens evolutius d'aquests mecanismes i la diversificació funcional de les proteïnes associades a la cromatina encara no han estat completament aclarits. En aquest treball, proposem que l'aparició de noves vies de regulació del genoma va estar intrínsecament vinculada a l'origen dels eucariotes. Per explorar aquesta hipòtesi, reconstruïm els orígens i l'evolució primerenca de la regulació cromatínica mitjançant enfocaments genòmics i proteòmics integrats, analitzant organismes que representen els principals linatges eucariotes.

La regulación genómica dependiente de la cromatina representa una innovación evolutiva clave asociada al origen de los eucariotas. En estos organismos, la remodelación dinámica de la cromatina posibilita un acceso controlado a la información genética y desempeña un papel central en la regulación de la expresión génica. Esta plasticidad estructural es mediada por un conjunto diverso de proteínas especializadas que actúan de manera coordinada para modificar el entorno local de la cromatina. Aunque se reconoce de manera generalizada la importancia de las histonas y los factores de cromatina en la organización y regulación del genoma eucariota, los orígenes evolutivos de estos mecanismos y la diversificación funcional de las proteínas asociadas a la cromatina aún no han sido completamente esclarecidos. En este trabajo, proponemos que la aparición de nuevas vías de regulación del genoma estuvo intrínsecamente vinculada al origen de los eucariotas. Para explorar esta hipótesis, reconstruimos los orígenes y la evolución temprana de la regulación cromatínica mediante enfoques genómicos y proteómicos integrados, analizando organismos que representan los principales linajes eucariotas.

Chromatin-based gene regulation is considered a major evolutionary innovation linked to the origin of eukaryotes. In eukaryotes, dynamic changes in chromatin structure facilitate access to genetic information and ultimately orchestrate gene expression. These changes are carried out by specialized proteins known as chromatin factors, which function in a coordinated network to modify the local chromatin environment. While the central role of histones and chromatin factors in eukaryotic genome organization and regulation is well-established, the origins of chromatin-based gene regulation and the evolutionary trajectories of these chromatin-associated proteins across eukaryotes remain elusive. We hypothesize that the evolution of novel modes of genome regulation was intrinsically linked to the emergence of eukaryotes. To better understand this evolutionary process, we aim to reconstruct the origin and diversification of chromatin regulation in eukaryotes. To this end, we have applied cutting-edge genomic and proteomic approaches to interrogate the chromatin landscape of organisms representing all major eukaryotic lineages.