Funktion der Satelliten RNA Transkription für den Aufbau der Centromere und Ausbildung der mitotischen Spindel

• Antragsteller: Dr. Andreas Ettinger
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406108326

Die DNA-Sequenzen der Centromere spielen für die Verteilung von Chromosomen in der Mitose eine essentielle Rolle, indem sie den Kinetochor-Komplex rekrutieren, der Chromosomen mit Mikrotubuli der Spindel verbindet. Molekulare Signalwege, die die Ausbildung der Centromere und Mitose beeinflussen, sind direkt mit dem Ergebnis der Zellteilung verknüpft. Während der Meiose oder in einem frühen Entwicklungsstadium ist die fehlerhafte Verteilung von Chromosomen eine Ursache von genetischen Defekten wie Trisomieen, oder kann zu einem Arrest der Entwicklung oder zu Fehlgeburten führen. Im erwachsenen Organismus können Fehler in der Verteilung von Schwesterchromatiden zu chromosomalen Veränderungen führen, die neoplastische Transformation und Tumorbildung zur Folge haben.Trotz ihrer zentralen Funktion sind die molekularen Mechanismen, die die Identität der Centromere definieren und die Ausbildung der Centromere regulieren, nach wie vor nicht gut verstanden. Einer RNA Komponente wurde eine mögliche Rolle hierbei zugesprochen, aber die molekularen Mechanismen und ihre Implikationen sind weiter unbekannt. In diesem Antrag beabsichtige ich die Funktion centromerischer RNA (cenRNA) Transkription für den Aufbau der Centromere zu untersuchen und mögliche Aufgaben von cenRNA im Aufbau der mitotischen Spindel und der Etablierung der Centromere aufzudecken. Dazu plane ich, neuartige Ansätze in der Lebendzell-Konfokalmikroskopie und molekulare sowie pharmakologische Perturbation anzuwenden und den Maus Präimplantations-Embryo und Maus embryonale Stammzellen als Modellsysteme zu benutzen, um die epigenetischen Veränderungen zu studieren, die die Centromeridentität definieren.Das Ziel dieses Projektes ist, auf Methoden zur Lebenzell-RNA Visualisierung in Zellkultur aufzubauen und diese im Maus Präimplantations-Embryo-Modell weiterzuentwickeln, um die Frage zu beantworten, wie die Dynamik der Satelliten-RNA und cenRNA Prozessierung den Aufbau der Centromere regulieren. Dazu beabsichtige ich (1) die räumliche und zeitliche Dynamik des Ribonucleoprotein-Aufbaus der Centromere während des Zellzyklus mit CRISPR-basiertem Lebendzell-RNA Tracking zu bestimmen, (2) zu ermitteln, ob und wie Splicing von cenRNAs den Centromeraufbau auf molekularer und zellbiologischer Ebene reguliert, und (3) die Funktion von cenRNA für Centromeretablierung in der frühen Entwicklung herauszufinden, indem ich Maus Oocyten und den Maus Präimplantations-Embryo als Modellsysteme für fundamentale epigenetische Veränderungen, die die Centomeridentität definieren, heranziehe.In Entwicklung und Krankheit ist die falsche Verteilung von Chromosomen mit Erbkrankheiten oder neoplastischer Transformation im Falle der Tumorbildung verknüpft. Zu verstehen wie cenRNA die Verteilung von Chromosomen beeinflusst, wird daher zu Erkenntnissen über die Mechanismen führen, über die die normale Zellteilung abläuft, und wie man möglicherweise gezielt fehlerhafte Mitose in Krankheitsbildern angreift oder abmildert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen