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Projekt
Aktive Mikroemulsifikation als Prinzip der Chromatinorganisation und als Aspekt der Zelltypspezifizierung
Fachliche Zuordnung
Biophysik
Förderung
Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419138152
Das eukaryotische Genom ist durch eine weithin konservierte Architektur charakterisiert, welche aus separierten aber gleichzeitig ineinander verschachtelten Segmenten besteht. Diese Architektur passt sich dynamisch an die Genexpression an: neu induzierte Gene lokalisieren in aktiven Segmenten und werden entfaltet, reprimierte Gene lokalisieren in inaktiven Segmenten und werden kompaktifiziert. Neue Arbeiten, darunter unsere eigene, deuten darauf hin, dass Phasenseparation sowie die Physik von Mikroemulsionen die Herstellung und Aufrechterhaltung dieser Architektur erklären können. Die biologische Relevanz dieser Architektur bleibt allerdings weiterhin unklar. Eine weit verbreitete jedoch ungeprüfte Hypothese ist, dass die zielgerichtete Entfaltung bestimmter Bereiche des Genoms den regulativen Zugang von Signalproteinen, wie zum Beispiel Transkriptionsfaktoren, ermöglicht. In diesem Projekt untersuchen wir (i) die Rolle Mikroemulsions-ähnlicher Reorganisation des Genoms in der embryonalen Zellspezifizierung und (ii) die grundlegenden physikalischen Prinzipien anhand derer aktive zelluläre Prozesse diese Mikroemulsions-ähnliche Reorganisation antreiben. In unserer Arbeit werden wir die Mesendoderminduktion in Primärkulturen von Zebrafischzellen als experimentelles Modellsystem nutzen, Lebendzell- und Superauflösungsmikroskopie anwenden und eine physikalische Nichtgleichgewichtstheorie der Chromatinenfaltung durch Mikroemulsifikation entwickeln. Wir werden somit eine der ersten Untersuchungen zur Relevanz physikalischer Prinzipien der 3D-Genomorganisation in der Regulierung von Genexpression durchführen. Außerdem werden unsere theoretischen Arbeiten aufzeigen wie aktive molekulare Prozesse, wie zum Beispiel Transkription, Mikrophasenseparation in biologischen Zellen beeinflussen können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
