Ontrafelen van genregulatie Drosophila melanogaster: naar een regulatiemap in één-cel resolutie

Single-cell transcriptomics en single-cell epigenomics bieden een effectief middel voor het catalogiseren van gekende celtypes, het ontdekken van nieuwe celtypes, en het ontcijferen van hun onderliggende regulatorische principes. We stellen voor om een single-cell multi-omics atlas te genereren, waarin scRNA-seq en scATAC-seq gecombineerd worden, over de gehele volwassen fruitvlieg Drosophila melanogaster. De scATAC-seq atlas zal geannoteerd worden met behulp van de eerder gepubliceerde, en volledig geannoteerde, Fly Cell Atlas. Vervolgens zullen we deze multi-ome atlas gebruiken om netwerken van genregulatie af te leiden op het niveau van het hele organisme, mogelijk met de nadruk op de hersenen van de vlieg. Hiervoor maken we gebruik van de recent ontwikkelde methode SCENIC+. Gebaseerd op deze voorspellingen gaan we transcriptiefactor en enhancer pleiotropie onderzoeken. Verder gaan we de optimale combinaties van TF per celtype bepalen; netwerk motieven (vb. feedback en feedforward loops) en gen repressie analyseren. Bovendien gaan we onze computationele voorspellingen op een iteratieve manier combineren met genetische experimenten. Dit zal zowel leiden tot nieuwe biologische inzichten, als tot betere computationele modellen. Voor de in vivo validaties gaan we gebruik maken van de geavanceerde fly genetics toolbox. Dit omvat het genereren van transgene vliegen voor enhancer-reporter assays, en het gebruik van CRISPR-Cas9 om het effect van enhancer en TF mutaties te onderzoeken.