Rolle der Lysindeacetylase Hst2 in der Kondensation von mitotischen Chromosomen

• Antragsteller: Professor Dr. Heinz Neumann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299532777

Mitotische Chromosomen sind augenfällige Charakteristika der Zellteilung. Bis heute sind jedoch ihre molekulare Struktur, ihre Zusammensetzung und die Mechanismen, die zu ihrer Entstehung führen weitgehend mysteriös. Biochemische Analysen werden durch die Klebrigkeit des Chromatins, das eine große Anzahl von unspezifischen Bindungsproteinen anzieht, und die dynamischen Veränderungen in dessen Struktur in Reaktion auf sich verändernde Umweltbedingungen behindert. Unter Verwendung eines in vivo Quervernetzungsansatzes mit genetisch eingebauten, unnatürlichen Aminosäuren hat mein Labor eine Kaskade von Histon-Modifikationen identifiziert, die die Kondensation des Chromatins zu Beginn der Mitose initiiert. Dies deckte einen völlig neuen mechanistischen Aspekt der mitotischen Chromosomenkondensation auf, der unabhängig und parallel zu der kanonischen Condensin Maschinerie agiert. Eine Schlüsselrolle in dieser Kaskade hat Lysin-Deacetylase Hst2, die an Chromatin durch Phosphorylierung des Histon H3 Schwanzes rekrutiert wird. Sie vermittelt die Entfernung einer Acetylierung vom Histon H4 Schwanz und ermöglicht dadurch dessen Wechselwirkung mit benachbarten Nukleosomen. Dies steuert eine Antriebskraft für die Chromosomenkondensation bei. In diesem Antrag wollen wir die Details der Rekrutierung von Hst2 durch die Suche nach weiteren Interaktionspartnern des Enzyms aufklären. Außerdem erwarten wir zusätzliche Deacetylierungssubstrate des Enzyms zu finden, weil unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die H4 Deacetylierung nicht dessen einzige Aufgabe im Kondensationsprozess ist. Schließlich möchten wir Aspekte des Kondensationsprozesses in vitro rekonstituieren, um dessen kinetische Eigenschaften zu analysieren. Dieses Projekt wird uns ein detailliertes mechanistisches Verständnis davon verschaffen, wie Hst2 die Kondensation von Chromosomen koordiniert. Dieser Mechanismus ist wahrscheinlich in allen Eukaryoten konserviert und könnte schließlich zum Ziel für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien in der Behandlung von Krebs werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen