Globale Regulation der Transkription und die Hog1-vermittelte Osmostressantwort in Saccharomyces cerevisiae

• Antragsteller: Dr. Elmar Czeko
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223764744

Die transkriptionelle Regulation an einzelnen Gene ist in zahlreichen Details aufgeklärt. Eine globale Regulation der Transkription ist bislang jedoch nicht beschrieben. In diesem Forschungsantrag schla-ge ich zwei Projekte vor, um globale Mechanismen der Genregulation in der Hefe Saccharomyces cerevisae zu untersuchen.Das erste Projekt hat zum Ziel die mechanistischen Grundlagen der Genregulation während der Os-mostressantwort aufzuklären. Osmotischer Stress führt zur raschen Reprogrammierung des Tran-skriptoms, die in der dramatischen Verlagerung der RNA Polymerase (Pol) II von Haushaltsgenen hin zu Genen der Osmostressantwort ersichtlich ist - ein Phänomen dessen mechanistische Grundlagen unbekannt sind. Die Osmostressantwort wird über den Hohe-Osmolarität-Glycerin (HOG)-Signalweg und dessen Mitogen-aktivierte Proteinkinase Hog1 vermittelt, welche direkt an Pol II bindet. Ich werde die Hypothese eines oder mehrere Osmostress-Polymerasekomplexe prüfen, welche aus Pol II, Hog1 und möglicherweise weiteren Faktoren bestehen und die mechanistische Grundlage der Osmostress-induzierten transkriptionellen Reprogrammierung bilden. Hierzu werde ich ein von hoher Osmolarität und anderen Signalwegen unbeeinflusstes artifizielles System zur Aktivierung von Hog1 etablieren um 1) die Hinlänglichkeit und Notwendigkeit von Hog1 zu definieren, 2) die Komponenten des Osmost-ress-Polymerasekomplexes zu charakterisieren und 3) dessen relativen Anteil an der Pol II-Gesamtmenge zu quantifizieren. Darauf aufbauende funktionale Untersuchungen werden schließlich zu einer mechanistischen Erklärung innerhalb der vorgeschlagenen Hypothese führen, oder aber klassische Regulationsmechanismen als Grundlage der transkriptionellen Osmostressantwort heraus-stellen.Das zweite Projekt wird die Hypothese global kontrollierter Transkriptionsraten über die Regulation eines kürzlich identifizierten Mechanismus des nukleären Pol II-Imports und den dadurch resultierenden nukleären Pol II-Konzentrationen erkunden. Hierzu werde ich die subzelluläre Lokalisation des Pol II-Importadapters Iwr1 in verschiedenen Umweltbedingungen untersuchen und ein artifiziell steuerbares System des nukleären Pol II-Imports etablieren um dessen Einfluss auf die Transkription zu bestimmen.Beide Projekte stellen in Aussicht, unser Verständnis zellulärer Transkription konzeptionell um Me-chanismen globaler Regulation zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Erin O' Shea, Ph.D.