Von Lipid- und Diabetes-assoziierter DNA-Methylierung des SREBF1 Gen-Lokus zu genregulatorischen Mechanismen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Melanie Waldenberger; Professor Dr. Heiko Witt, seit 1/2021
• Fachliche Zuordnung: Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391322950

Erhöhte Blutfette wie Triglyceride oder Cholesterin sind wesentlich an der Pathophysiologie verschiedener Erkrankungen beteiligt. In genomweiten Assoziationsstudien konnten zahlreiche Loci identifiziert werden, die mit Lipidspiegeln oder damit zusammenhängen Erkrankungen, wie Type 2 Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen, assoziiert sind. In den meisten Fällen kann die Genetik jedoch nur einen Teil der Erblichkeit erklären. So tragen 157 in genomweiten Studien gefundene, Lipid-assoziierte Loci zu circa 12% zur als vererbbar erachteten Lipid-Varianz bei. Epigenetische Mechanismen wie DNA-Methylierung könnten für diese sogenannte missing heritability verantwortlich sein und somit zum Lipid-Risiko-Profil beitragen. Epigenomweite Assoziationsstudien konnten kürzlich zahlreiche CpGs identifizieren, die mit veränderten Lipidspiegeln assoziiert sind. Die genauen molekularen Mechanismen, die durch diese DNA-Methylierung beeinflusst werden, sind jedoch in den meisten Fällen unbekannt. DNA-Methylierung ist an der Regulation der Gen-Expression beteiligt; klassisch über Methyl-CpG-Bindungs-Domänen Proteine; wobei neuere Untersuchungen gezeigt haben, dass auch die Bindung verschiedener sequenzspezifischer Transkriptionsfaktoren beeinflusst wird. In dieser Arbeit werden wir uns auf die Analyse des SREBF1 Lokus fokussieren, für den wir kürzlich eine Assoziation mit erhöhten Triglycerid-Spiegeln, sowie mit Adipositas und Typ 2 Diabetes zeigen konnten. Durch die Kombination einer fine-mapping-Strategie mit bioinformatischen Methoden, sowie mit öffentlich verfügbaren Daten zu epigenomischen Markern, werden wir in diesem Projekt CpGs finden, die einen Einfluss auf den Fettstoffwechsel und die Genregulation haben. Im nächsten Schritt werden mittels hochsensitiver Proteomik-Analyse methylierungs-spezifisch bindende Transkriptions-Faktoren und Koaktivatoren identifiziert. Der Einfluss dieser Proteine auf die methylierungs-spezifische transkriptionelle Aktivität sowie auf die endogene Expression von SREBF1 und anderer Gene wird mittels verschiedener Ansätze, wie Reporter- und DNA-Bindungs-Assays, genom-weiter Expressionsanalyse und CRISPR Genomeditierung untersucht. Darüber hinaus werden wir den Einfluss der identifizierten Mechanismen auf Lipid- und Erkrankungs-spezifische Phänotypen analysieren. Wir werden Mechanismen für den SREBF1 Lokus identifizieren, die durch DNA-Methylierung beeinflusst werden und letztendlich zu einem veränderten Lipidspiegel beitragen. Die eingehende Analyse des SREBF1 Lokus mit der Identifizierung regulatorischer CpGs, bindender Protein-Komplexe, regulierter Genen und modulierter Phänotypen könnte zur Identifizierung neuer Ansatzpunkte für eine personalisierte Intervention beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Helmut Laumen, bis 12/2020