Funktionen der Histon-Chaperone FACT und Bromodomän-AAA + -ATPasen in der Heterochromatin-Ausbreitung und der Centromerbiologie

• Antragstellerin: Dr. Magdalena Murawska, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453441129

Histon-Chaperone sind eine vielfältige Klasse von Proteinen, die den Auf- und Abbau von Nukleosomen steuern, indem sie unbeabsichtigte Wechselwirkungen zwischen stark positiv geladenen Histonen mit anderen zellulären Komponenten verhindern. Durch die Kontrolle der Histonabgabe, spielen Histon-Chaperone eine wichtige Rolle bei der Stabilität und Integrität des Genoms. Das Genom eukaryotischer Zellen ist in transkriptionell aktive (Euchromatin) und stille Domänen (Heterochromatin) unterteilt. Heterochromatin breitet sich entlang großer Domänen aus, um eine stabile Vererbung von Genexpressionsmustern sicherzustellen, die für die zelluläre Identität wesentlich sind. Die Störung dieses Prozesses kann zu einer falschen Expression benachbarter Gene führen, die an mehreren Krankheiten beteiligt sind.Die Mechanismen, die die Ausbreitung des Heterochromatins regulieren, sind nicht gut verstanden. Das erste Ziel dieses Projekts ist die Analyse neuer Funktionen eines hochkonservierten Histon-Chaperon FACT-Komplex bei der Ausbreitung von Heterochromatin. Unsere unveröffentlichten Daten zeigen, dass FACT an der Kontrolle der Ausbreitung von Heterochromatin in der Spalthefe, S. pombe, beteiligt ist. Wir werden Genetik, Genomik und neuartige quantitative Untersuchungen auf Einzellzellbasis einsetzen, um den molekularen Mechanismus aufzuklären. Da FACT beteiligt an der Entwicklung ist, werden die Ergebnisse dieses Ziels vermutlich auf höhere Eukaryoten übertragbar sein.Im zweiten Ziel dieses Projekts werden wir die Rolle von FACT und Bromodomän- AAA+-ATPasen in der Centromerbiologie in S. pombe untersuchen. Centromere sind spezialisierte Chromatinbereiche, die eine korrekte Chromosomen-segregation sichern. Bromodomän-AAA+-ATPasen sind neuartige Histon-Chaperone, die bei vielen Krebsarten fehlreguliert sind. Sie erweisen sich als plausible Ziele für Krebstherapien, ihre molekularen Funktionen sind jedoch unbekannt. Unsere neunen Daten zeigen die Assoziation von FACT und Bromodmän-AAA+-ATPasen mit centromerem Chromatin, und wir vermuten, dass beide Faktoren am Centromer kooperieren. Deshalb werden wir die Funktion beider Chaperone in folgenden Prozessen untersuchen: (i) centromerer Histonumsatz, (ii) centromere nicht-kodierende Transkription und (iii) Zusammenbau von Centromerkomponenten. Zusätzlich werden wir die räumliche und zeitliche Regulation der Chaperonrekrutierung für Centromere analysieren. Wir werden dazu genomische und transkriptomische Methoden in Kombination mit der Zellzyklusanalyse anwenden. Die Ergebnisse dieses Ziels werden neue Einblicke in die Regulation der Centromerarchitektur durch Histon-Chaperone liefern. Unsere Untersuchungen werden ebenso zur translationalen Forschung beitragen, da Inhibitoren gegen FACT und Bromodomän-AAA+-ATPasen bereits in präklinischen Studien getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen