Veränderungen der Chromatinorganisation während der Reifung und bei pathologischer Hypertrophie von Kardiomyozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Gilsbach
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386460455

Genomweite epigenetische Analysen der kardialen Reifung und chronischen Herzinsuffizienz verdeutlichen eindrücklich die Dynamik epigenetischer Prozesse. Bemerkenswerterweise betreffen diese zu einem großen Teil nicht-kodierende Regionen mit cis-regulatorischen Eigenschaften. Aufgrund der dreidimensionalen Organisation des Chromatins können diese Regionen mit weit entfernten Genomabschnitten, wie z.B. Promotoren, interagieren. Diese Interaktionen finden innerhalb von Bereichen statt, die durch die übergeordnete Chromatinstruktur vorgegeben werden. Welche Chromatinstrukturen und Promotor-Interaktionen in Kardiomyozyten ausgebildet werden und welche Bedeutung sie für die Genexpression haben, ist jedoch nicht bekannt. Ziel dieses Projekts ist, die Dynamik der Chromatinstruktur und Interaktionen zwischen cis-regulatorischen Regionen und Promotoren in Kardiomyozyten während der fetalen und postnatalen Reifung sowie in der Herzinsuffizienz aufzuklären und die Relevanz für die Kontrolle der Genexpression zu überprüfen. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir drei Projektteile durchführen. Im Projektteil A soll die Chromatinstruktur mit Kardiomyozyten-spezifischen Hochdurchsatz-Chromosom-Konformationsanalysen (Hi-C) an fetalen (E14,5), früh postnatalen (P1) und adulten Mäusen sowie nach Induktion einer experimentellen Herzinsuffizienz (TAC) aufgeklärt werden. Im Projektteil B werden wir für diese vier Bedingungen hochaufgelöste Promotor-Interaktionsanalysen (Promotor-Chi-C) für mehr als 2500 differenziell regulierte Gene durchführen, um interagierende cis-regulatorische Regionen zu identifizieren. Wir werden umfassende komplementäre Genexpressions- und epigenetische Daten in die Analyse der Projektteile A und B einbeziehen. Im Projektteil C werden wir cis-regulatorische Regionen mit der CRISPR/Cas-Technologie in ES-Zell-abgeleiteten-Kardiomyozyten ablatieren, um ihre regulatorische Relevanz nachzuweisen.Die in diesem Projekt erzielten Daten werden erstmalig genomweiten Einblick in das Zusammenspiel von Chromatinstruktur und Promotor-Interaktionen mit epigenetischen Mechanismen und der Genexpression in Kardiomyozyten während der Reifung und Krankheit geben. Dieses Projekt wird Einblicke in Regulationsmechanismen aufzeigen, die die Basis für die Entwicklung neuer epigenetischer Therapieansätze sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen