Research Project: Camponotus Karıncalarında BMP ve Hox Gen Düzenleyici Ağ Bağlantılarının Araştırılması
Abstract
Description
Proje Özeti Böceklerde erken modelleme, farklı hücrelerin ve dokuların nasıl oluştuğunu ve gelişmekte olan organizmalarda nasıl konumsal olarak organize edildiğini anlamak için kullanılan bir model olmuştur. Laboratuvarda kolaylıkla kullanılabilir olmaları ve daha az etik kaygılar içermesi, onları ideal hale getirmektedir. Drosophila model organizması sayesinde, genlerin nasıl davrandığına ve organizmanın farklı hücre ve vücut bölümlerini düzenleyen ağlarda nasıl organize olduklarına dair çok önemli bilgiler elde ettik. Ancak, böcekler oldukça çeşitlidir ve Drosophila’dan elde edilen sonuçların diğer böceklere ve böcekler dışındaki organizmalara uygulanması zordur. Burada, böceklerin araştırılma kapsamını, gelişimsel bağlamda en az çalışılan böcek gruplarından biri olan karıncalara genişletmeyi hedefliyoruz. Karıncalar, vücut planında, allometri, renk, şekil, boyut ve en önemlisi sosyal yaşamda modifikasyonlar sergileyen en morfolojik olarak çeşitli organizmalardan biridir. C. floridanus karıncaları arasında yapılan son çalışmalar, yeni hücre tipleri, genetik ifade kalıpları, etkileşimler ve belirgin hücre kaderi planlarının organizasyonunu ortaya koymuştur. Öte yadan gen düzenleyici ağların bu yeni morfolojileri nasıl ortaya koyduğu veya bunlara nasıl uyum sağladığı net değildir. Bu çalışmada, erken embriyogenezde morfolojiden sorumlu olan yüksek derecede korunmuş iki gen grubu olan Hox ve BMP üzerine odaklanıyoruz. Embriyogenezinin belirli evrelerinde incelendiğinde, bu yolaklar diğer böceklerde birbirinden bağımsız hareket ederken, C. floridanus karıncalarında bağlantılı görünmektedir. Ayrıca, bu etkileşim bazı omurgalılarda germ hücrelerinin oluşumu ile bağlantılıdır. Bu etkileşimi ve böceklerdeki model oluşumu üzerindeki etkilerini, ATAC-seq, CUT&RUN ve transkriptomik gibi high-throughput dizileme teknolojileri kullanarak, gen düzenleyici ağlar seviyesinde inceleyeceğiz. Bu yaklaşımlar, kromatin erişilebilirliğini (ATAC-seq), transkripsiyon faktörü bağlanma bölgelerini (CUT&RUN) ve gen ekspresyon profillerini (transkriptomik) yüksek çözünürlükte haritalamaya olanak tanıyarak, gen düzenleyici mekanizmaları daha derinlemesine anlamamızı ve hücresel farklılaşma süreçlerini daha hassas bir şekilde aydınlatmamızı sağlayacaktır.
SummaryEarly pattern formation in insects has been used as a model for studies to understand how different cells and tissues are formed and spatially organized in developing organisms. The ease of using them in the lab and relaxed ethical concerns make them ideal. Thanks to the model organism Drosophila we have gained tremendous knowledge about the way genes act and organize in regulatory networks, which pattern the different cells and parts of the body of the organism. However, insects are highly diverse, and the translation of results from this particular fly to other insects and other organisms outside of insects is difficult. Here we aim to extend the scope of the studies of insects to ants, a group of insects, which have been least studied in the developmental context. Ants are one of the most morphologically diverse organisms exhibiting modifications in body plan, allometry, color, shape, size, and above all eusociality. Within the Carpenter ants, recent studies have shown novel cell types, genetic expression patterns, interactions, and distinct cell-fate plan organization. How gene regulatory networks accomplish these novel morphologies or adjust to them is not clear. Here we focus on two of the highly conserved pathways that are responsible for morphology in early embryo i.e., Hox and BMP. When studied in specific stages of embryogenesis, these pathways act independently of each other in other insects but appear connected in C. floridanus ants. Moreover, this interaction is connected to germline formation reminiscent of some vertebrates. We will investigate this interaction and its effects on pattern formation in C. floridanus ants at the level of gene regulatory networks using high-throughput sequencing technologies such as ATAC-seq, CUT&RUN-seq, and RNA-seq. These approaches will enable high-resolution mapping of chromatin accessibility (ATAC-seq), transcription factor binding sites (CUT&RUN), and gene expression profiles (RNA-seq), allowing for a deeper understanding of gene regulatory mechanisms and more precise insights into cellular differentiation processes.
SummaryEarly pattern formation in insects has been used as a model for studies to understand how different cells and tissues are formed and spatially organized in developing organisms. The ease of using them in the lab and relaxed ethical concerns make them ideal. Thanks to the model organism Drosophila we have gained tremendous knowledge about the way genes act and organize in regulatory networks, which pattern the different cells and parts of the body of the organism. However, insects are highly diverse, and the translation of results from this particular fly to other insects and other organisms outside of insects is difficult. Here we aim to extend the scope of the studies of insects to ants, a group of insects, which have been least studied in the developmental context. Ants are one of the most morphologically diverse organisms exhibiting modifications in body plan, allometry, color, shape, size, and above all eusociality. Within the Carpenter ants, recent studies have shown novel cell types, genetic expression patterns, interactions, and distinct cell-fate plan organization. How gene regulatory networks accomplish these novel morphologies or adjust to them is not clear. Here we focus on two of the highly conserved pathways that are responsible for morphology in early embryo i.e., Hox and BMP. When studied in specific stages of embryogenesis, these pathways act independently of each other in other insects but appear connected in C. floridanus ants. Moreover, this interaction is connected to germline formation reminiscent of some vertebrates. We will investigate this interaction and its effects on pattern formation in C. floridanus ants at the level of gene regulatory networks using high-throughput sequencing technologies such as ATAC-seq, CUT&RUN-seq, and RNA-seq. These approaches will enable high-resolution mapping of chromatin accessibility (ATAC-seq), transcription factor binding sites (CUT&RUN), and gene expression profiles (RNA-seq), allowing for a deeper understanding of gene regulatory mechanisms and more precise insights into cellular differentiation processes.
Keywords
Yaşam Bilimleri, Moleküler Biyoloji ve Genetik, Temel Bilimler, Life Sciences, Molecular Biology and Genetics, Natural Sciences, Temel Bilimler (Sci), Yaşam Bilimleri (Life), Doğa Bilimleri Genel, Moleküler Biyoloji Ve Genetik, Çok Disiplinli Bilimler, Natural Sciences (Sci), Life Sciences (Life), Natural Sciences General, Molecular Biology & Genetics, Multidisciplinary Sciences, Moleküler Biyoloji, Multidisipliner, Molecular Biology, Multidisciplinary