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Projekt
Molekulare Mechanismen der Tet1 und Tet2-vermittelter DNA-Demethylierung
Antragsteller
Dr. Tomasz Jurkowski
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277430654
Fast alle lebenden Organismen enthalten modifizierte Nukleotide in ihren Genomen. Diese DNA-Modifikationen sind Teil epigenetischer Regulationsmechanismen, die in Säugetieren entscheidend für eine korrekte Embryonalentwicklung, die Regulierung der Genexpression, genomische Prägung (imprinting), Genomstabilität und die Erhaltung des ausdifferenzierten Zellzustands sind. Während die Prozesse der genomischen DNA-Methylierung und der dafür verantwortlichen Enzyme recht gut untersucht sind, sind das die Prozesse der aktiven DNA-Demethylierung nicht. 2009 identifizierte die Gruppe um Anjana Rao eine Familie von Tumorsupressorgenen (welche in Säugetieren TET1, TET2 und TET3 umfasst), die die Methylgruppe von 5-Methylcytosin (5mC) zu 5-Hydroxmethylcytosin (5hmC) und zu weiteren Oxidationsprodukten, 5-Formylcytosin (5fC) und 5-Carboxycytosin (5caC), oxidiert, welche in der aktiven DNA-Demethylierung involviert sind. Die Entdeckung der TET-Enzyme hat eine Revolution im Feld der DNA-Modifikationen ausgelöst, da sie einen enzymatischen Weg zur aktiven Demethylierung und eine Gruppe von neuen modifizierten DNA-Basen mit neuen epigenetischen Informationen aufdeckte. Tet1 und Tet2 sind die Enzyme, die hauptverantwortlich für die Einbringung von 5hmC und höheren Oxidationsprodukten von 5mC in embryonalen Stammzellen (ES Zellen) und Urkeimzellen (primordial germ cells, PGCs) sind, wo sie für das Löschen der genomischen Prägung essentiell sind.Trotz des signifikanten Fortschritts bei der Aufdeckung der Verteilung und der biologischen Funktion der neuen DNA-Modifikationen, ist das molekulare und mechanistische Verständnis der biochemischen Eigenschaften der TET-Enzyme, welche deren genomischem targeting, Sequenzspezifität und Aktivitätsregulierung zugrunde liegen, nur gering untersucht. Deshalb ist das Hauptziel dieses Projekts die Aufklärung der molekularen Prinzipien, die das genomische targeting von Tet1 und Tet2 sowie die Regulierung ihrer Aktivität bestimmen, und diese biochemischen Eigenschaften mit den biologischen Funktionen dieser Enzyme in Zellen in Verbindung zu setzen. Dabei planen wir insbesondere eine Mischung aus in vitro Verfahren (Aktivitätsassays und TAB-sequencing mit rekombinanten Tet-Enzymen) und zellbasierten Methoden (ChIP-seq und Lebendzellbildgebung), um die Sequenz- und Modifikationsstatuspräferenz der katalytischen Domänen von Tet1 und Tet2 sowie der CXXC-Domäne von Tet1 und des IDAX Proteins zu untersuchen. Um die Wechselwirkung und den Beitrag ausgewählter post-translationaler Modifikationen und von Proteinpartnern auf die Regulierung von Tet zu verstehen, werden wir außerdem deren Effekt auf die Aktivität und den genomischen Ort von Tet1 prüfen.Ein erfolgreicher Abschluss des Projekts wird wichtige Einsichten in die biochemischen Eigenschaften der Tet-Enzyme liefern und Aufschluss über die molekularen Mechanismen der aktiven DNA Demethylierung in ES und PGC-Zellen geben.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
