Molekularer Mechanismus der Selektion von Enhancern durch Transkriptionsfaktor Foxd3 während der Differenzierung von embryonalen Stammzellen zu Epiblast-Stammzellen

• Antragsteller: Dr. Deniz Gökbuget
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 363120021

Transkriptionsfaktoren (TF) spielen eine zentraler Rolle bei der Etablierung von Zellidentität in Physiologie und Pathophysiologie. Erstaunlich ist dabei, dass TF in einem gegebenen Zelltyp nur einen kleinen Anteil der im Genom verfügbaren Bindestellen besetzen und dennoch einen essentiellen Beitrag zur Zellidentität leisten. Beim Übergang von embryonalen Stammzellen (ESZ) zu Epiblastzellen (EpiZ) assoziiert der TF Foxd3 mit weitgehend unterschiedlichen Enhancerbindestellen. Infolgedessen bereitet Foxd3 die im nächsten Schritt erfolgende Aktivierung oder Inhibierung der in der Nähe befindlichen Gene vor. Verminderte oder gesteigerte Foxd3 Funktion während dieses Überganges resultiert in frühzeitiger Differenzierung und Verlust der Selbstregenerierung von ESZ. Dies unterstreicht die essentielle Bedeutung einer physiologisch balancierten Foxd3-Funktion. Mit diesem Forschungsantrag sollen die molekularen Mechanismen der Lokalisierung von Foxd3 in ESZ und EpiZ aufgeklärt werden. Die dafür zugrundeliegende Hypothese ist, dass die Lokalisierung von TF verschiedenen Einflüssen unterliegt, wie Cofaktoren in Form von posttranslationalen Modifikationen, nicht-kodierenden RNA Gerüsten und/oder kollaborierenden TF. Posttranslationale Modifikationen von Foxd3 in ESZ und EpiZ werden anhand von Massenspektrometrie identifiziert. Nachfolgend wird die physiologische Relevanz dieser Modifikationen für die Lokalisation von Foxd3 und die ESZ Physiologie überprüft und vorgeschaltete Signalwege unter Verwendung von pharmakologischen Inhibitoren bestimmt. Die Bestimmung von Foxd3 Cofaktoren erfolgt durch Immunpräzipitation von endogen-markiertem Foxd3 sowie durch Reinigung von durch BioID2- oder APEX2-markiertem Foxd3 biotinylierten proximalen Interaktoren, gefolgt von Proteomics und Transcriptomics Analyse. Im nächsten Schritt wird die funktionale Relevanz von ausgewählten Kandidaten für die Lokalisierung von Foxd3 über CRISPRi-mediierte Inhibition und nachfolgende Foxd3 ChIP Sequenzierung geprüft. Zusammenfassend werden die daraus resultierenden Daten zu dem grundlegenden Verständnis von Zelltyp-spezifischer TF Lokalisation beitragen und sind von großer Relevanz für das Verständnis einer Vielzahl an physiologischen und malignen Zelltypveränderungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Robert Blelloch