Strukturbiochemie der meiotischen Doppelstrangbruchkontrolle

• Antragsteller: Dr. John Weir
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445087119

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die meiotische Rekombination ist zentral für sowohl die Fortdauer als auch die Vielfalt des Lebens. Bei der Bildung spezialisierter Zellen, sogenannter Gameten (z.,B. Ei- und Samenzellen), wird das Erbgut eines Individuums halbiert. Wenn zwei solcher Gameten verschmelzen, entsteht ein Organismus mit einer einzigartigen genetischen Kombination. Um nur die Hälfte der DNA weiterzugeben und gleichzeitig Gene neu zu mischen, nutzt die Zelle während der Meiose einen bemerkenswerten Prozess: die Rekombination. Sie beginnt mit gezielt gesetzten Doppelstrangbrüchen (DSBs). Obwohl solche Brüche potenziell gefährlich sind, werden sie (räumlich, zeitlich und in ihrer Anzahl) strikt reguliert, um Schaden zu vermeiden und dennoch eine vorteilhafte Gen-Neuanordnung zu ermöglichen. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Proteine, die diese Brüche überwachen und steuern, um ihre präzise Abstimmung zu verstehen. Dafür nutzen wir die leicht genetisch zu untersuchende Backhefe als Modellsystem. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend untersuchen wir auch Säugetiere, die ähnliche, aber komplexere meiotische Mechanismen besitzen. Darüber hinaus analysieren wir erstmals meiotische Proteine aus Braunalgen – einer oft unterschätzten, jedoch ökologisch bedeutenden Gruppe, die dichte Unterwasserwälder bildet und entscheidend zum marinen Ökosystem sowie zum globalen Kohlenstoffkreislauf beiträgt. Durch unsere in-vitro-Experimente hoffen wir, weitere Einblicke in die Funktionsweise der Rekombination zu gewinnen und zu ergründen, wie sie sich in unterschiedlichen Lebensformen entwickelt hat.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Novel mechanistic insights into the role of Mer2 as the keystone of meiotic DNA break formation. eLife, 10.
  Rousová, Dorota; Nivsarkar, Vaishnavi; Altmannova, Veronika; Raina, Vivek B.; Funk, Saskia K.; Liedtke, David; Janning, Petra; Müller, Franziska; Reichle, Heidi; Vader, Gerben & Weir, John R.
  
• Organizational principles governing assembly and activation of the meiosis-specific Red1-Hop1-Mek1 complex. openRxiv.
  Chen, Linda; Nivsarkar, Vaishnavi N.; Funk, Saskia K.; Weir, John R. & Vader, Gerben
  
• Exploring Meiosis in Brown Algae: Meiotic Axis Proteins in the model brown alga Ectocarpus. openRxiv.
  Kane, Emma I.; Trefs, Lioba S.; Eckert, Lena; Coelho, Susana M. & Weir, John R.
  
• Seeding the meiotic DNA break machinery and initiating recombination on chromosome axes. Nature Communications, 15(1).
  Dereli, Ihsan; Telychko, Vladyslav; Papanikos, Frantzeskos; Raveendran, Kavya; Xu, Jiaqi; Boekhout, Michiel; Stanzione, Marcello; Neuditschko, Benjamin; Imjeti, Naga Sailaja; Selezneva, Elizaveta; Tuncay, Hasibe; Demir, Sevgican; Giannattasio, Teresa; Gentzel, Marc; Bondarieva, Anastasiia; Stevense, Michelle; Barchi, Marco; Schnittger, Arp; Weir, John R. ... & Tóth, Attila
  
• The molecular machinery of meiotic recombination. Biochemical Society Transactions, 52(1), 379-393.
  Chen, Linda & Weir, John R.