Zeitliche Steuerung der Produktion von Neuralleistenzellen durch epigenetische Faktoren

• Antragstellerin: Dr. Daniela Roellig, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215249890

Die Neuralleiste (NL) ist eine embryonale Struktur, die sich aus dem dorsalen Teil des Neuralrohrs herausbildet. NL-Zellen wandern exzessiv und entwickeln sich zu zahlreichen Zellarten wie z.B. Knorpel im Kopfbereich, Neuronen und Gliazellen des periphären Nervensystems und Pigmentzellen. Ein komplexes Netz aus Transkriptionsfaktoren und Signalmolekülen wurde für die Produktionssteuerung von NL-Zellen beschrieben. Interessanterweise deuten Erkenntisse des zukünftigen Gastlabors darauf hin, dass auch epigenetische Modifikationen durch die DNA-Methyltransferasen DNMT3a und 3b die Produktion der NL-Zellen beeinflussen. Es ist jedoch unbekannt, wie DNMT3a/b auf diesen Prozess einwirken. Um ihren Beitrag vollständig aufzuklären, möchte ich zuerst die zeitliche und räumliche Aktivität von DNMT3a/b durch Genexpressionsanalysen bestimmen. Danach werde ich ihre funktionelle Beteiligung an der NL-Entwicklung durch Über-/Unterexpression von DNMT3a/b und Fluoreszenz-Zeitrafferaufnahmen testen. Außerdem plane ich durch Genexpressionsanalysen nach DNMT3a/b Über-/Unterexpression potentielle Zielgene zu finden. Zum Schluss werde ich direkte Zielgene durch Chromatinimmunoprezipitation verifizieren und mögliche spezifitätsfördernde Cofaktoren durch Massenspektrometrie identifizieren. Diese Experimente werden zum ersten Mal testen, ob epigenetische Modifikationen durch DNA-Methylierung die Produktion von NL-Zellen kontrollieren können. Durch das Bestimmen von direkten Zielgenen und Cofaktoren werde ich aufklären auf welcher Ebene DNMT3a/b diesen Prozess beeinflussen. Die Ergebnisse meiner Arbeit werden das bestehende Modell der NL-Produktion erweitern indem sie aufklären, wie es zeitlich kontrolliert wird. Außerdem werden die Resultate sehr wahrscheinlich neue Erkenntisse zu Krankheiten hervorbringen, die durch NL-Fehlbildung entstehen. Im Allgemeinen wird dieser neue Mechanismus die Wichtigkeit epigenetischer Genexpressionskontrolle während der Embryonalentwicklung bestärken.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Marianne Bronner-Fraser