Atlas of the chromatin landscape in the developing nervous system of Drosophila melanogaster

In dieser Arbeit wurde die embryonale Entwicklung des Nervensystems von Drosophila melanogaster als Modellsystem eingesetzt, um den genomischen Regulationszustand von Zellen zu untersuchen, während sie sich spezifizieren, diversifizieren und differenzieren. Es wurden isolierte Zellkerne aus der ventralen Domäne und der intermediären Domäne des Neuroektoderms verwendet, um zu untersuchen, wie sich abgeleitete Zellpopulationen, die eine gemeinsame Entwicklungsgeschichte haben, voneinander unterscheiden und wie sich der genomische Regulationszustand innerhalb dieser Zellpopulationen über die Entwicklungszeit verändert. Da posttranslationale Histonmodifikationen und die Zugänglichkeit von Chromatin wesentliche Parameter der transkriptionellen Regulation darstellen, wurde ihre genomweite, zeitlich aufgelöste und gewebespezifische Verteilung untersucht und als Proxy für die Untersuchung des genomischen Regulationszustands verwendet. Differentielles Peak-Calling, differentielle Anreicherungsanalyse und maschinelles Lernen wurden eingesetzt, um regulatorische Elemente und deren raumzeitlich veränderliche Aktivität zu identifizieren. Die Aktivität einer Teilmenge der de novo vorhergesagten differentiell regulierten CRMs wurde mit Reporterlinien validiert. Die Ausprägung und Dynamik der Chromatinzustände an differenziell regulierten Elementen wurde verwendet, um die bestehenden Modelle für die genregulatorischen Netzwerke, welche neuronale Entwicklung steuern, zu verfeinern und um distale regulatorische Elemente mit Kernpromotoren zu assoziieren. Des Weiteren wurden angereicherte Sequenzmotive identifiziert, die mit der Aktivität von CRMs korrelieren. Die Datensätze dieser Studie liefern einen umfassenden Atlas neu identifizierter CRMs des sich entwickelnden Nervensystems in Drosophila und stellen eine wertvolle Ressource zur Verfeinerung bestehender Modelle der Gewebedifferenzierung dar.