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Projekt
Die Entstehung von phasengetrennten Transkriptionszentren und ihre Funktion in der Transkriptionsregulation
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Jan Brugués, Ph.D.; Professorin Dr. Nadine Vastenhouw
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Biophysik
Biophysik
Förderung
Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419139183
Transkriptionszentren bestehen aus Transkriptionsfaktoren und RNA-Polymerase II. Diese Transkriptionszentren entstehen in einem Phasentrennungsprozess. Obwohl Transkriptionsfaktoren typischerweise viele Bindungsstellen im Genom haben, entsteht nur eine begrenzte Anzahl solcher Zentren pro Zellkern. Wie und ob sich ein Transkriptionszentrum an einem Gen-Lokus bildet und auf welche Weise sich dieses auf die Regulation der Transkription auswirkt ist bis heute unverstanden. Um diese Fragen zu beantworten, nutzen wir in unserer Forschung Methoden der Biologie und Physik. So haben wir z.B. bereits herausgefunden, dass in Zebrafisch-Embryonen die Bildung von genau zwei Transkriptionszentren mit dem Beginn der Transkription einhergeht. Diese Vorarbeit stellt uns ein ausgezeichnetes System zur Verfügung um Transkriptionszentren in vivo zu untersuchen. Zusätzlich haben wir einen Assay zur Rekonstitution und Analyse von synthetischen transkriptionsaktiven Zellkernen etabliert, mit dessen Hilfe wir sowohl die DNA als auch die Menge an Transkriptionsfaktoren modifizieren können. Dies ermöglicht eine quantitative Analyse der Dynamik der Transkriptionszentren-Bildung wie sie bisher unmöglich war.In Ziel 1 werden wir untersuchen, ob Transkription für die Bildung von Transkriptionszentren erforderlich ist. Obwohl Transkriptionszentren traditionell mit transkribierten Genen assoziiert werden ist unklar, ob Transkription eine Voraussetzung für die Bildung dieser Zentren ist. Um herauszufinden, welcher Prozess zuerst stattfindet, werden wir die zwei Transkriptionszentren nutzen, die allen anderen Transkriptionsaktivitäten in Zebrafisch-Embryonen vorangehen. In Ziel 2 werden wir die Voraussetzungen bestimmen, die zur Entstehung von phasengetrennten Transkriptionszentren führen. Transkriptionszentren werden von Transkriptionsfaktoren gebildet und aktiviert, welche typischerweise viele Bindungsstellen im Genom aufweisen. Wie und warum diese Transkriptionsmaschinerie jedoch nur an spezifischen Stellen im Genom entsteht, ist unklar. Für unsere Forschungsarbeit werden wir sowohl Zebrafisch-Embryonen als auch synthetische Zellkerne verwenden, um ein Phasendiagramm von Transkriptionszentren in Abhängigkeit von der Anzahl von Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen, der Kopienzahl eines Genes, sowie der Konzentration von Transkriptionsfaktoren zu messen. In Ziel 3 werden wir letztlich die Wirkung von Transkriptionszentren auf die Transkriptionsleistung bestimmen. Die funktionelle Relevanz von Transkriptionszentren wurde bisher noch nicht rigoros untersucht. Aufgrund der Tatsache, dass durch Phasentrennung gesteuerte Mechanismen üblicherweise sehr empfindlich und reaktionsfähig sind, könnten Transkriptionszentren der Grund für die bekannte, nicht-lineare Reaktion der Transkription auf die Bindung von Transkriptionsfaktoren sein. Wir werden dies testen, indem wir die Transkriptionsleistung von Genen mit und ohne assoziierten Transkriptionszentren vergleichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
