Molekulare Analyse von "Topologically Associating Domains (TADs)".

• Antragsteller: Darío Jesús Lupiáñez García, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 331208046

Die 3D Faltung der etwa zwei Meter langen DNA in den Zellkern ist eine erstaunliche Eigenschaft des Wirbeltiergenoms. Der Prozess der DNA- bzw. Chromatin-Kompaktierung ist dabei nicht zufällig und folgt einem spezifischen Faltungsmuster der entscheidenden Einfluss auf die genaue Genexpression in physiologisch aktiven Zellen hat. Das Genom lässt sich in sogenannte Topologically Associating Domains (TADs) unterteilen. TADs bilden Domänen, die eine Größe von 100 Kilobasen bis mehrere Megabasen erreichen können. Bereiche innerhalb einer TAD interagieren stark mit sich selbst und benachbarte TADs sind zudem von Grenzbereichen, sogenannten Boundary-Regionen voneinander isoliert. TADs bilden eine grundlegende strukturelle Einheit im Genom und es wird angenommen, dass sie regulatorische Elemente zu ihren Zielgenen zu führen. Es konnte zudem gezeigt werden, dass Störungen in der TAD-Struktur und den Boundary-Regionen die Ursache humaner Erkrankungen wie Krebs und erblichen Fehlbildungen sind. Jedoch sind die Prozesse, die an der Entstehung von TADs beteiligt sind nur unzureichend untersucht. In dem hier beschriebenen Antrag sollen die molekularen Mechanismen, die an der Entstehung von TADs beteiligt sind, untersucht werden. Unter Verwendung neuster molekular-biologischer Methoden wie CRISPR/Cas und Capture-HiC sollen spezifische Mutationen in verschiedenen Mausmodellen generiert und analysiert werden. Dabei stehen folgende Aspekte im Vordergrund: 1) Welchen Einfluss haben Boundary-Regionen auf die Entstehung von TADs? 2) Was bildet den minimal kritischen DNA-Bereich einer Boundary-Region? 3) Welchen Einfluss hat die genomische Umgebung auf die Boundary-Funktion? Die Beantwortung dieser Fragen soll es ermöglichen generelle Prinzipien der Chromatin Organisation zu verstehen. Zudem sollen die Ergebnisse dazu beitragen den Zusammenhang von Änderungen in der 3D Faltung und die Entstehung phänotypischer Variabilität bzw. abnormaler Phänotypen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen