Funktion von Cohesin-Ringkomplexen bei der Kontrolle der Phytohormon-vermittelten Stressantwort und Chromatinstrukturierung in Arabidopsis

• Antragsteller: Dr. Vinzenz Handrick
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454276806

Die dreidimensionale Genomarchitektur ist entscheidend für die Regulation der Genexpression. Biochemische Studien sowie genomweite Analysen haben zahlreiche molekulare Faktoren wie Chromatin-Isolatoren, Polycomb-Komplexe (PcG) und Proteinringkomplexe identifiziert, die zur Strukturierung des Chromatins und zur Regulierung der Gentranskription in Eukaryonten beitragen - mit einer Vielzahl von Auswirkungen auf die Entwicklung und Physiologie der Organismen. Unser Wissensstand bei Pflanzen über die Bildung von dreidimensionalen Genomstrukturen ist im Vergleich zu anderen Eukaryonten wie Hefen und Menschen noch rudimentär, und es spricht vieles dafür, dass Pflanzen im Laufe der Evolution einzigartige/zusätzliche molekulare Mechanismen der 3D-Genomfaltung entwickelt haben. Die Chromatinstruktur ist sehr dynamisch und verändert sich je nach Zelltyp und Zellentwicklungsstadium. Besonders stark ist die Veränderung durch äußere Reize. In Pflanzen wird das Chromatin als Reaktion auf abiotischen oder biotischen Stress neu organisiert, was wesentlich zur Anpassung der Genexpression beiträgt. Wie sich jedoch die 3D-Chromatinstruktur, insbesondere die Verteilung der Chromatinschleifen, verändert und welche Rolle die schleifenbildenden Cohesin-Ringkomplexe dabei spielen, ist noch nicht bekannt. Frühe Experimente mit knockout Mutanten deuten darauf hin, dass bestimmte Cohesine tatsächlich einen überraschend starken Einfluss auf die Phytohormon-vermittelte Stressantwort in Arabidopsis haben. Ich beabsichtige die Rolle von Cohesin-Ringkomplexen bei der Bildung und Regulierung von Chromatinschleifen in vegetativen Pflanzenzellen zu untersuchen. Meine Hypothese ist, dass Cohesin-Ringkomplexe ein entscheidender Faktor für die Plastizität und Anpassungsfähigkeit des Genoms sind, indem sie die Bildung von Chromatinschleifen, induziert durch äußere Einflüsse, steuern. Sie könnten für die Bildung und Auflösung von Genclustern, das Stilllegen von Genen oder für die Aktivierung der Transkription durch Enhancer-Elemente verantwortlich sein und damit viele unterschiedliche zelluläre Prozessen regulieren, von denen ich mich auf die Prozesse fokussieren möchte, die durch abiotischen und biotischen Stress induziert werden.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle