Identifizierung von Substraten und Mechanismen von Ubiquitin E3 Ligasen, die an der Ausbildung von Heterochromatin in der Spalthefe S. pombe beteiligt sind

• Antragsteller: Professor Dr. Sigurd Braun
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227992760

Die genetische Information eukaryotischer Zellen ist in eine übergeordnete Struktur organisiert, welche als Chromatin bezeichnet. Chromatin unterteilt sich in funktionell unterschiedliche Domänen: Euchromatin und Heterochromatin. Meine vorangegangenen Forschungsarbeiten haben ein neues Paradigma entschlüsselt, das beschreibt wie Chromatindomänen durch selektiven Ubiquitin-abhängigen Proteinabbau eines Chromatin-assoziierten Faktors begrenzt werden ('chromatin sculpting'). Das Prinzip beruht darauf, dass dieser Faktor erst gleichförmig an Chromatin gebunden wird, anschließend jedoch durch Proteinabbau mittels einer Ubiquitin-Ligase in bestimmten Chromatinabschnitten wieder entfernt wird. Der räumlich begrenzte Abbau resultiert in der Anreicherung dieses Faktors in spezifischen Chromatinregionen und trägt somit zur Identität dieser Chromatindomäne bei. Andere Ubiquitin-Ligasen wurden bereits identifiziert, die ebenso einen Einfluss auf die Bildung von Chromatindomänen zeigen, was das Vorhandensein ähnlicher Mechanismen vermuten lässt. Die Substrate dieser Ubiquitin-Ligasen sind bislang aber vollkommen unbekannt, genauso wie die zugehörigen regulatorischen Mechanismen. Ebenso wenig ist bislang verstanden, wie der Ubiquitin-abhängige Abbau auf bestimmte Chromatinabschnitte begrenzt wird und welche Signalwege daran beteiligt sind. Für das Verständnis der daran beteiligten Mechanismen ist es daher essentiell, die Substrate dieser Ubiquitin-Ligasen zu identifizieren, deren Funktionen innerhalb der Chromatinbildung zu verstehen sowie die zugrunde liegenden regulatorischen Signalwege und Netzwerke zu entschlüsseln Die Adressierung dieser Fragen was bislang vor allem durch Limitierungen der verwendeten Methoden erschwert. Durch die kombinatorische Anwendung von sowohl genetischen Screens als auch neuer proteomischer Ansätze wollen wir diese Schwierigkeiten überwinden. Dabei ist unser Ziel speziell die(1) Entschlüsselung der Signale und Mechanismen, welche die räumliche Begrenzung des Ubiquitin-vermittelten Abbaus innerhalb von Chromatin kontrollieren sowie die (2) Identifizierung von Substraten anderer Ubiquitin-Ligasen sowie der daran beteiligten Mechanismen, die eine Rolle innerhalb der Ausbildung von Heterochromatindomänen spielen.Die Aufschlüsselung dieser Fragen wird dazu beitragen, ein tieferes Verständnis dafür zu gewinnen, wie Chromatindomänen gebildet werden und wie die drei-dimensionale Organisation des Zellkerns Einfluss auf die Gen-Regulation ausübt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen