Remodellierung der Chromatinstruktur und Entwicklung therapeutischer Strategien für durch strukturelle Variationen verursachte Veränderung

• Antragstellerin: Dr. Katerina Kraft
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408367449

Präzise Genexpression in Raum und Zeit ist entscheidend für eine normale Embryonalentwicklung und wird aus diesem Grund auf vielen Ebenen reguliert. Cis-regulatorische Elemente wie zum Beispiel Enhancer kontrollieren die Genaktivität zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem spezifischen Gewebe. Enhancer sind wenige 100bp lange DNA Abschnitte und können im Genom auch hunderttausende Basenpaare von ihrem Zielgen entfernt liegen. Diese distalen Enhancer vermitteln ihre Aktivität durch spezifisches Chromatin Looping zu den Promotoren ihrer Zielgene während die allgemeine 3D-Chromatinstruktur des Genoms beschränkt mit welchen Zielgenen die Enhancer kommunizieren können. Angeborene Fehlbildungen in Patienten können durch einen bestimmten Mutationstyp, sogenannte strukturelle Variationen verursacht werden. Diese können zu Veränderungen der Enhancer-Promoter Kommunikation während der Embryonalentwicklung führen, dadurch Gen-Fehlexpression verursachen und auf diese Weise pathogen wirken. Bis jetzt war es sehr aufwendig, den Effekt einzelner struktureller Variationen vorauszusagen und nur aufwendige in vivo Experimente in z.B. Mausembryos konnten letztendlich Aufschluss über die Effekte einzelner struktureller Varianten geben. Darüber hinaus ist unklar, ob eine veränderte 3D-Chromatinstruktur zu veränderter Enhancer-Promotor Kommunikation führt oder lediglich oder Konsequenz der Enhanceraktivität ist. Ich werde diese experimentellen Hindernisse überwinden und die offenen Fragen in einem Zellkulturmodell beantworten. In embryonalen Stammzellen die strukturelle Variationen tragen werde ich mittels einer katalytisch inaktiven Cas9 fusioniert mit einer Aktivierungsdomäne, gezielt einzelne Enhancer aktivieren und untersuchen ob veränderte Enhanceraktivität zu Genfehlexpression und Veränderungen der 3D-Chromatinstruktur führt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Howard Chang, Ph.D.