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Projekt
Aufdeckung des Beitrags von Phasentrennung zur Bildung von Heterochromatin-Domänen
Antragsteller
Professor Dr. Axel Imhof; Professor Dr. Karsten Rippe
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419067076
Perizentrische Repeat-Sequenzen in Drosophila und Maus organisieren sich selbst im Zellkern in klar abgegrenzte µm-große Heterochromatin-Subkompartimente, die als Chromozentren bezeichnet werden. Chromozentren reichern Proteinfaktoren wie Heterochromatin-Protein 1 (HP1) an und sind durch Histon H3-Lysin-9-Trimethylierung gekennzeichnet. Intakte Chromozentren sind entscheidend für die Unterdrückung der Transkription repetitiver Elemente und der Aufrechterhaltung der Genomstabilität. In der ersten Förderperiode untersuchten wir Mechanismen der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) zur Erhaltung von Chromozentren, fanden aber keinen Hinweis auf eine Relevanz der HP1 vermittelten LLPS. Dies ist im Einklang mit anderen Studien, die ebenfalls keinen Einfluss von HP1 auf die mesoskalige Chromatinstruktur in differenzierten Zellen nachweisen konnten. Unsere Ergebnisse schließen jedoch nicht aus, dass LLPS für die Bildung/Abbau von Chromozentren während der zellulären Differenzierung oder des Zellzyklus von Bedeutung ist. Daher konzentrieren wir uns jetzt auf die Übergänge zwischen kondensierten Heterochromatin und dem dekondensierten, transkriptionsaktiven Zustand sowie auf den Verlust der Clusterbildung perizentrischer repetitiver Sequenzen. Darüber hinaus werden wir unsere Analyse auch auf andere Proteinfaktoren als HP1 ausweiten, die an diesem Prozess beteiligt sind. Da unsere superauflösende mikroskopische Analyse der Chromozentren auf eine mehrschichtige granulare Struktur mit kleineren Subdomänen hinweist, werden wir ihre funktionellen Eigenschaften charakterisieren. Wir werden dazu die von uns entwickelten dCas9-basierten Ansätze anwenden und weiterentwickeln, um Zwischenstufen aufzudecken, die sich bei den Zustandsübergängen des Chromatins bilden. Ein Schwerpunkt wird die Histonacetylase p300 sein, von der wir herausgefunden haben, dass sie während der Aktivierung der Chromozentren in flüssigkeitsähnlichen Tröpfchen anreichert. Außerdem werden wir untersuchen, ob die aus ektopisch perturbierten Chromozentren abgeleiteten Mechanismen auch für endogene Übergänge während der Drosophila Embryonalentwicklung und des Zellzyklus anwendbar sind. Unsere Erkenntnisse aus der letzten Förderperiode deuten darauf hin, dass sich die Komponenten der Chromozentren in verschiedenen Drosophila-Arten unterschiedlich entwickelt haben. Wir werden nun weiter untersuchen, welchen Einfluss die Phasentrennung auf die Lebensfähigkeit der Hybriden hat. Durch den Vergleich von Chromozentren in unterschiedlichen Zuständen mittels einer Kombination aus hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie-Methoden und Massenspektrometrie-Analyse ihres Proteoms werden wir die Frage beantworten können, ob der Auf- und Abbau von Chromozentren phasengetrennte Zwischenstufen beinhaltet. Unser Projekt wird also zeigen, wie die molekulare Organisation der Chromozentren mit ihrer Funktion zusammenhängt, und die Rolle der Phasentrennung in diesem Prozess aufklären.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
