Detailseite
Projekt
Geschädigte Chromosomenintegrität durch Mutationen in Komponenten des BTR-Komplexes
Antragsteller
Professor Dr. Bernd Wollnik
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395736209
Genomische Instabilität ist der Pathomechanismus für verschiedene monogene Erkrankungen, deren ursächliche Mutationen in Genen liegen, die wichtige Proteine für die Erhaltung der genomischen Unversehrtheit kodieren. Dank der Fortschritte in der Entwicklung neuer Technologien der Hochdurchsatzsequenzierung (Next-generation sequencing, NGS) konnten neue Krankheitsgene für solche Syndrome der genomischen Instabilität entdeckt werden. Dennoch wissen wir noch immer zu wenig darüber, wie sich die Genomintegrität in der Mitose verändert und welche Mechanismen bei bestimmten Erkrankungen die Chromosomenstabilität beeinträchtigen. In aktuellen Studien bei Patienten mit Bloom-Syndrom identifizierten wir mittels Exomsequenzierung kausale Mutationen in Genen, die für Komponenten des sogenannten BTR-Komplexes (BLM, TOP3A, RMI1, RMI2) und dessen Interaktionspartner BRCA1 kodieren. Der BTR-Komplex erfüllt maßgebliche Funktionen in der DNA-Replikation und Mitose, die für die Genomstabilität essentiell sind. Mit dem hier vorgeschlagenem Projekt möchten wir die funktionelle Relevanz von Mutationen im BTR-Komplex selbst bzw. seiner Bindungspartner entschlüsseln und herausfinden, wie diese auf molekularer Ebene mit Replikationsstress und struktureller/numerischer Chromosomeninstabilität verknüpft sind. Wir werden die Mutationssignaturen und das klinische Spektrum von Funktionsstörungen des BTR-Komplexes ermitteln und darüber hinaus an primären Patientenfibroblasten, iPS-Zellen und mittels CRISPR/Cas9 generierten mutanten HCT116-Zellen eingehend analysieren, welche zellulären Phänotypen im Hinblick auf genomische Instabilität und mitotische Veränderungen sowie Replikationsstress und DNA-Reparaturmechanismen aus verschiedenen Genotypen des BTR-Komplexes resultieren. Mit Holger Bastians (SP2) und Markus Räschle (SP6) erforschen wir die Bildung von quadriradialen Chromosomenstrukturen, Abweichungen im Schwesterchromatidaustausch, Entstehung von ultrafeinen Anaphasenbrücken und andere Mitosefehler. Detaillierte Untersuchungen zu Replikationsstress und DNA-Schädigungen führen wir gemeinsam mit Matthias Dobbelstein (SP4) durch. Da die molekulare Pathogenese der mit dem Bloom-Syndrom einhergehenden primären Mikrozephalie bislang ungeklärt ist, soll unser Projekt außerdem Erkenntnisse über die zellulären Auswirkungen von BTR-Komplex-bedingten Veränderungen der DNA-Replikation und der Mitose bei der Neurogenese liefern. Für unsere systematische Untersuchung der Chromosomeninstabilität nutzen wir das zentrale Serviceprojekt SP-Z und dessen Bioinformatikpipeline inklusive neuer Methoden, etwa um CNV-neutrale Chromosomen-Rearrangements durch Template-Strang-spezifische Einzelzellsequenzierung zu ermitteln. Die zu erwartenden Resultate werden neue krankheitsspezifische Einblicke in die Verzahnung von mitotischen Veränderungen und DNA-Replikationsstress in der molekularen Pathogenese von BTR-Komplex-Erkrankungen liefern.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
