Die pathophysiologische Bedeutung der Histonvariante H2A.J für die strahleninduzierte, prämature Seneszenz

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Rübe
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394229105

Die Spätnebenwirkungen nach Radiotherapie werden auf die Akkumulation dysfunktionaler, seneszenter Zellen und das reduzierte Proliferationspotential gewebespezifischer Stammzellen zurückgeführt; doch sind die molekularen Pathomechanismen bislang unklar. In Vorarbeiten charakterisierten wir die neue Histonvariante H2A.J, die nach Strahlenexposition zunehmend in das Chromatin eingebaut wird und mit zellulärer Seneszenz assoziiert ist. In diesem Forschungsprojekt soll die pathophysiologische Bedeutung der Histonvariante H2A.J für die strahleninduzierte, prämature Seneszenz in-vitro und in-vivo untersucht werden. Durch vergleichende Untersuchungen von H2A.J+/+ und H2A.J-/- Fibroblasten sollen die molekularbiologischen Zusammenhänge zwischen strahleninduzierten DNA Schäden, lokalen Chromatin Modifikationen und nachfolgender globaler Umstrukturierung der Zellkern Architektur mit licht- und elektronenmikroskopischer Verfahren herausgearbeitet werden. Zusätzlich werden die Veränderungen der Chromatin Organisation und Zellkern Integrität mittels multiparametrischer Durchflusszytometrie strukturell und funktionell charakterisiert. Durch die hochauflösende, präzise 3D Rekonstruktion ganzer Zellkerne sollen mechanistische Zusammenhänge zwischen Chromatin Einbau von H2A.J nach Strahlenexposition und der funktionellen Umstrukturierung des Chromatins aufgedeckt werden. Darüber hinaus soll im Mausmodell die funktionelle Bedeutung von H2A.J im komplexen Gewebeverband der Haut während und nach fraktionierter Bestrahlung untersucht werden. In der murinen Epidermis sind die Haarfollikel mit ihrer Bulge Region ein ideales Organmodell für die Analyse von Differenzierungsprozessen epidermaler Stammzellen. Bei den unterschiedlichen Stammzellpopulationen wird der strahleninduzierte DNA Schaden mit dem Chromatin Einbau von H2A.J korreliert, und mit Proliferation, Differenzierung, Apoptose bzw. Seneszenz abgeglichen, um den Einfluss auf die Gewebehomöostase zu untersuchen. Um die spezifischen Funktionen von H2A.J in der Epidermis zu analysieren, soll bei transgenen H2A.J-/- Mäusen geprüft werden, inwieweit trotz fehlender H2A.J Expression eine prämature Seneszenz bzw. vorzeitige Ausdifferenzierung epidermaler Stammzellen nach Bestrahlung induziert wird. Durch BrdU Markierungsexperimente wird die Teilungsaktivität bzw. Selbsterneuerung der Stammzellpopulationen erfasst und durch kombinierten H2A.J Nachweis mit einer vorzeitigen Ausdifferenzierung abgeglichen. Da eine verstärkte Auswanderung der Stammzellen aus ihrer Nische langfristig zu einer reduzierten Regenerationsfähigkeit der Haarfollikel führt, werden als funktionelle Endpunkte Haarwachstum und Haarfärbung ermittelt.Insgesamt soll die pathophysiologische Bedeutung der Histonvariante H2A.J für die strahleninduzierte, prämature Seneszenz bzw. für die vorzeitige Ausdifferenzierung epidermaler Stammzellen untersucht werden, um mögliche Ansatzpunkte für eine korrigierende pharmakologische Beeinflussung zu eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen