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SPP 2202:  3-D-Genomarchitektur in Entwicklung und Krankheit

Fachliche Zuordnung Biologie
Medizin
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402733153
 
Eukaryotische Genome kodieren die Informationen, die sowohl allgemeine als auch spezifische Eigenschaften jedes Zelltyps definieren. Die lineare DNA-Sequenz allein kann jedoch häufig keine Zellfunktionen und phänotypischen Ergebnisse vorhersagen. Tatsächlich wird die genomische Information durch eine Reihe zusätzlicher Ebenen der Kontrolle der Genexpression modifiziert und reguliert. Eine davon, die 3D-Faltung von Chromosomen, wurde kürzlich als eine solche kritische Schicht identifiziert. Die 3D-Chromosomenfaltung wird durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren sowie über epigenetische Mechanismen und biophysikalische Kräfte etabliert, die in konzertierter Weise wirken, um die Genexpression regulieren. Daher ermöglicht uns die Untersuchung der Prinzipien der 3D-Chromatinfaltung, ihren Beitrag zur Genregulation während der Entwicklung und Krankheit aufzudecken. Das primäre Ziel dieses SPPs ist die Analyse der Struktur-Funktions-Beziehung der Genome höherer Metazoen mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung in Studiensystemen, die für die Integrität, Entwicklung und Krankheit des Genoms relevant sind. Abgesehen von dem offensichtlichen Ziel, eine kritische Masse von deutsch-akademischen Gruppen zusammenzubringen, die sich mit dieser Forschungsrichtung befassen, streben wir auch danach, Projekte in diesem SPP zu beherbergen, die funktionelle und mechanistische In-vitro- und In-vivo-Studien an Modellorganismen und menschlichen Proben durchführen können unser Verständnis darüber vertiefen, wie die Genomarchitektur der Zell- und Gewebephysiologie zugrunde liegt. Alle Projekte sollten einen klaren und substanziellen Fokus auf Mechanismen und Kräfte haben, die die 3D-Chromatinfaltung und ihre Rolle bei der Genregulation antreiben oder aufrechterhalten. Eine Kombination aus fortschrittlichen molekularen Methoden, superauflösender und/oder Live-Cell-Bildgebung, präziser genetischer Bearbeitung und neuartigen Computerwerkzeugen ist vorgesehen. Daher sollten Projekte in dieser 2. SPP-Förderperiode: (i) neuartige Technologien entwickeln und anwenden, die die räumliche Chromatinkonformation, auch in Verbindung mit anderen genomischen Merkmalen, erfassen, auflösen und verfolgen können Merkmale der genomischen Architektur im Zellkern; (ii) die funktionellen Auswirkungen der 3D-Chromatinfaltung auf die Genexpression oder Genomintegrität in vitro und in vivo während der Zelldifferenzierung zu analysieren; (iii) kausale Verknüpfung der 3D-Chromatinfaltung mit der Krankheitsätiologie durch präzise Genom-Editing und Krankheitsmodelle; (iv) Entwicklung und Anwendung neuartiger Computeransätze, die es uns ermöglichen, die Endeffekte und Dynamiken der 3D-Genomorganisation zu integrieren, quantitativ zu modellieren und zu visualisieren. Am Ende streben wir danach, dass das Konsortium neue Erkenntnisse generiert, die uns der Definition eines sparsamen Satzes von Regeln näher bringen, die die Struktur-Funktions-Beziehung eukaryotischer Chromosomen erklären.
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