Molekulare und funktionelle Analyse von BRD4-Isoformen in Genregulation und Enhancer-Funktion

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Lena-Christin Conradi, seit 3/2019
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242272040

Das duktale Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) stellt mit einer 5-Jahres Überlebensrate von weniger als 7% eine große medizinische Herausforderung dar. Genomische Hochdurchsatz-Screenings ergaben, dass PDAC in verschiedene molekulare Subtypen besteht, die auf individuellen genetischen und transkriptionellen Profilen basieren und signifikante Unterschiede bezüglich der Überlebensraten zeigen. Insbesondere sind epigenetische Mechanismen im Zusammenhang mit PDAC-Zellphänotyp und therapeutischem Ansprechen in den Fokus gerückt. Ein attraktives Ziel für die Behandlung von PDAC sind die epigenetischen „Reader“ der Bromodomän- und Extra-Terminal-(BET)-Familie. Während mehrere Studien eine potentielle therapeutische Wirksamkeit von BET-Inhibitoren (BETi) in diversen soliden Tumoren und hämatologischen Krebserkrankungen gezeigt haben, zeigen PDAC-Tumorzelllinien und Patienten-abgeleitete Xenotransplantate signifikante Unterschiede in ihrem BETi-Ansprechen. Jedoch ist bislang nur wenig über molekulare Faktoren bekannt, die die Tumorreaktion auf die BETi-Behandlung steuern. In früheren Studien haben wir verschiedene genomweite Ansätze genutzt, um molekulare Hintergründe und Transkriptionsnetzwerke aufzudecken, die der Funktion des BET-Proteins BRD4 in vitro zugrunde liegen. Zudem haben wir, sowie andere Gruppen, eine besondere Signifikanz für BRD4 in der Zell-Programmierung durch die Kontrolle bestimmter zellabstammungsspezifischer Transkriptionsfaktoren an distalen Enhancer-Regionen gezeigt. BRD4 existiert in zwei Isoformen, die jeweils aminoterminale Tandem-Bromodomänen sowie extraterminale Domäne enthalten, die gezielt von BETi inhibiert werden können. Während die kürzere Isoform (BRD4-S) kurz nach der extraterminalen Domäne endet, kodiert die längere Isoform (BRD4-L) durch alternatives Spleißen ein signifikant längeres Protein mit diversen Interaktionspartnern. In diesem Projekt wollen wir unsere Erfahrungen mit BRD4 und bei der Untersuchung der Transkriptionsregulation nutzen, um Einblicke in die spezifischen Funktionen von BRD4-S und BRD4-L zu gewinnen, um ihre individuellen Beiträge zur Tumorentstehung und BETi-Reaktionsfähigkeit aufzudecken. Dazu werden wir transkriptom- und genomweite Proteinbindungsmethoden in Kombination mit Genom-Editierung und genomischen Tethering-Ansätzen nutzen, um genomische Ziele von BRD4-S und BRD4-L zu identifizieren, sowie festzustellen, ob individuelle BRD4-gebundene Enhancerregionen notwendig bzw. ausreichend für die Zielgenaktivierung sind. Schließlich wollen wir das Repertoire potenzieller Enhancer-assoziierter therapeutischer Ziele durch die Identifizierung von BRD4-S- und BRD4-L-spezifischen Interaktionspartnern erhöhen und deren Bedeutung bei der Kontrolle der BRD4-Aktivität in PDAC-Zellen untersuchen. Wir erwarten Einsichten, die die molekularen Mechanismen der BRD4-Funktionsweise erklären und Informationen aufdecken, die für die therapeutische Ausrichtung von Bauchspeicheldrüsenkrebs direkt relevant sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Steven Johnsen, Ph.D., bis 2/2019