Die Verknüpfung von Glukokortikoidrezeptorbindung und Genregulation im endogenen genomischen Kontext

• Antragsteller: Dr. Sebastiaan H. Meijsing
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420008571

Die Verknüpfung von Glukokortikoidrezeptorbindung und Genregulation im endogenen genomischen KontextTranskriptionsfaktoren (TF) spielen eine entscheidende Rolle in der Genregulation, da sie diejenigen Gene spezifizieren, die in einer bestimmten Zelle exprimiert werden sollen. Obwohl TF an tausende genomische Stellen binden können, scheinen sie jedoch nur eine viel geringere Anzahl an Genen tatsächlich zu regulieren. Daher ist es weitgehend unklar, welche TF-Bindestellen (Enhancer) für die Regulation von individuellen Genen verantwortlich sind. In vorherigen Arbeiten haben wir die Verknüpfung zwischen Bindung des Glukokortikoidrezeptors (GR) und GR-abhängiger Genregulation auf genomweiter Ebene untersucht. Zudem nutzten wir Genom-Editierung (CRISPR/Cas9), um den Beitrag individueller Enhancer zur Genregulation zu erforschen. Diese Untersuchungen zeigten eindeutig, dass die Bindung von GR und die Regulation von Genen zusammenhängen. Jedoch resultiert nur ein Teil aller genomischer Bindungsereignisse in der Regulation von Genen. In dem vorgestellten Projekt werden wir Erkenntnisse aus genomweiten Analysen sowie aus gezielten Studien individueller Enhancer und Promotoren verbinden, um die molekularen Mechanismen zu definieren, die „produktive“ Promotor-Enhancer-Interaktionen ermöglichen, welche zu Änderungen in der Expression von Genen führen. Hierfür werden wir genomweite Daten generieren und computer-gestützt analysieren (u.a. NET-seq, Hi-ChIP und STARR-seq), um potentielle Merkmale (z.B. DNA-Sequenzmotive und 3D-Genomorganisation) zu identifizieren, die mit aktiven Promoter-Enhancer-Interaktionen assoziiert sind. Abschließend, werden wir die Rolle der identifizierten Merkmale durch Genom-Editierung verifizieren. Eine Herangehensweise wird dabei die genomische Deletion der identifizierten Sequenzmotive sein, um deren Effekt auf die Aktivität einer Promoter-Enhancer-Interaktion zu bestimmen. Des Weiteren werden wir synthetische genomische Enhancer konstruieren, um herauszufinden, ob wir die grundlegenden Prinzipien von produktiven GR-Bindungen verstehen. Zusammenfassend wird dies Einsichten in die molekularen Mechanismen ermöglichen, welche „produktive“, zur Genregulation beitragende, von „nicht-produktiven“ Promoter-Enhancer-Interaktionen unterscheiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen