Transkriptionskontrolle über CHR-Promotorelemente: Signalproteine im Zellzyklus

• Antragsteller: Professor Dr. Kurt Engeland
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424870812

Die präzise Regulation der Zellteilung ist von großer Bedeutung bei der Verhinderung von Krebserkrankungen. Dabei spielt die Transkription von Zellzyklusgenen eine wichtige Rolle. Wir und andere Gruppen haben die Zusammensetzung und Funktion einer Familie von Transkriptionskomplexen beschrieben, die mehr als 270 Gene mit Funktionen im Zellzyklus kontrolliert. Die Proteinkomplexe DREAM, MMB, FOXM1-MMB und FOXM1-MuvB basieren alle auf dem MuvB-Kernkomplex und üben ihre Funktion über CHR- (Cell Cycle Genes Homology Region) Promotorelemente aus. Um verschiedene Funktionen auszuüben, wechselt der MuvB-Komplex seine Assoziationspartner. So entsteht der DREAM-Komplex, wenn MuvB Mitglieder der E2F/RB-Familie bindet. DREAM wirkt in G0 und im frühen Zellzyklus als Transkriptionsrepressor. Die MuvB-Funktion wechselt vom Repressor zum Aktivator, sobald E2F/RB-Komponenten durch die onkogenen Transkriptionsfaktoren B-MYB oder FOXM1 ersetzt werden. Die aus dem Wechsel gebildeten MMB-, FOXM1-MMB- und FOXM1-MuvB-Komplexe aktivieren Gene in den späteren Zellzyklusphasen. Die Bedeutung dieses MuvB/CHR-Systems ist inzwischen gut etabliert. Allerdings ist wenig über die Signalproteine bekannt, die oberhalb dieser Regulation für die Bildung und Funktion der Transkriptionskomplexe verantwortlich sind. Ebenso sind die Signalverbindungen zur allgemeinen Regulation des Zellzyklus nicht ausreichend aufgeklärt. Weiterhin ist wenig bekannt, wie Aktivierung oder Repression durch MuvB-Komplexe ausgeführt und sowohl Chromatinmodifikationen initiiert als auch die Verbindungen zur basalen Transkriptionsmaschinerie hergestellt werden. Das Projekt hat zum Ziel, bisher unbekannte Proteine zu identifizieren, die an der MuvB/CHR-Signalübertragung beteiligt sind. Zur Identifikation werden wir die RIME/MS- und APEX/MS-Methoden einsetzen. Wir werden untersuchen, ob die Proteine indirekt über CHR-Elemente an Promotoren binden und an der MuvB/CHR-Signalübertragung beteiligt sind. Um den Mechanismus der Signalweiterleitung oberhalb von MuvB besser zu verstehen, werden wir die spezifischen Wechselwirkungen der neu identifizierten Proteine mit den MuvB-Komponenten analysieren. Die funktionelle Bedeutung der neu charakterisierten Proteine für die Transkription und allgemein für die Zellzykluskontrolle werden wir in Knockdown- und Knockout-Experimenten untersuchen. Mit RNA-Seq- und ChIP-Seq-Experimenten werden wir die Zielgene und damit auch die konkrete Funktion der neu entdeckten Proteine im Zellzyklus identifizieren. Zusammenfassend werden wir bisher unbekannte Transkriptionsfaktoren, Kofaktoren oder Signalproteine identifizieren, die die nächste Ebene in der Regulation des MuvB/CHR-Systems repräsentieren. Wir erwarten, dass über diese Faktoren bisher unbekannte Verknüpfungen von Signalwegen offengelegt werden, die zur Kontrolle der Zellteilung beitragen. Neben diesen Grundlagenerkenntnissen lassen unsere Resultate auch eine Bedeutung für das Verständnis der Krebsentstehung erwarten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen