Charakterisierung des regulatorischen Netzwerkes von ST18 in der Neurogenese

• Antragstellerin: Dr. Angela Garding
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285949736

Wie sich neuronale Entwicklungsschicksale manifestieren hängt entscheidend von präzise regulierten Genexpressionsprogrammen ab. Das vollständige Repertoire an Transkriptionsfaktoren, das die transkriptionelle Reprogrammierung während der Neurogenese reguliert, ist jedoch trotz gegenwärtiger Fortschritte in großen Teilen weiterhin unbekannt. Mittels umfangreicher bioinformatischer Vorhersagen und unter Zuhilfenahme genomweiter Transkriptionsdaten vieler Gewebearten von allen drei Abstammungslinien während der Embryonalentwicklung haben wir einige neue potentielle Transkriptionsfaktoren in der Neurogenese identifiziert. Zudem zeigen wir, dass das artifizielle Herunterregulieren eines dieser Faktoren, St18, in vivo während der Embryonalentwicklung zu Defekten in der Neurogenese führt; somit kann eine funktionelle Bedeutung von St18 angenommen werden. Die genomweite, vergleichende Analyse des Transkriptoms von Cortex-Zellen mit verminderter und normaler St18 Expression legt eine Funktion von St18 als transkriptioneller Repressor während der beginnenden Neurogenese nahe: St18 hemmt Gene, die sonst die frühen Schritte der Neurogenese beeinträchtigen würden, darunter Zellzyklusgene, Adhesionsgene und Gene, die für die Differenzierung in andere Abstammungslinien erforderlich sind. Basierend auf diesen Erkenntnissen wollen wir nun folgende Ziele im beantragten Projekt erreichen: Mittels epigenomischer Analysetechniken in Kombination mit CRISPR-vermitteltem, endogenem Tagging des St18-Lokus werden wir die genomischen Ziele dieses Proteins identifizieren und die Dynamik des Bindeverhaltens während der neuronalen Differenzierung charakterisieren (Ziel 1). Nachfolgend werden wir Interaktionspartner von St18 identifizieren und die Bedeutung dieser physikalischen Assoziation für die genregulatorische Funktion von St18 darstellen (Ziel 2). Die Ergebnisse aus Ziel 1 und Ziel 2 bilden die Grundlage für mathematische Modellierungen zur Aufklärung des genregulatorischen Netzwerks von St18 (Ziel 3.1). Mithilfe von Störungsexperimenten werden wir die funktionelle Relevanz von Hauptknotenpunkten des Modells für die Funktionsweise von St18 validieren (Ziel 3.2). Wir werden zudem mikroskopische Zeitrafferaufnahmen organotypischer Schnittkulturen des Mauscortex nach Herunterregulierung von St18 durchführen, um die Kinetik der phänotypischen Veränderungen analysieren zu können. Rescue-Experimente mit zahlreichen St18-Konstrukten mit fehlenden Domänen werden uns Aufschluss geben, welche Teile des Proteins essentiell für seine Funktion in der Neurogenese sind (Ziel 4). Zusammenfassend werden diese Resultate mechanistische Modelle generieren, die darstellen, wie St18 zur transkriptionellen Reprogrammierung während der Neurogenese beiträgt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen