SFB 1565:  Molekulare Mechanismen und Vernetzung von Prozessen der Genexpression

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2023
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469281184

Die Synthese der zellulären Ribonukleinsäuren (RNAs), Proteine und makromolekularen Komplexe und damit auch die Identität der Zellen wird durch die Genexpression bestimmt. Interessanterweise deuten Forschungsergebnisse der letzten Jahre darauf hin, dass es sich bei der Genexpression nicht nur um eine lineare Abfolge ansonsten unabhängiger zellulärer Abläufe handelt, sondern um ein dynamisches Netzwerk eng miteinander verbundener Prozesse. Die Genomorganisation und Transkription, RNA-Prozessierung und RNA-Modifikation, Assemblierung von RNA-Protein-Komplexen, RNA-Qualitätskontrolle und Translation sind vielfältig vernetzt und viele regulatorische Verbindungen bestehen auch zwischen nicht aufeinander folgenden oder sogar in verschiedenen zellulären Kompartimenten stattfindenden Prozessen. Dieser Paradigmenwechsel hin zum Verständnis der Genexpression als einem Netzwerk eng miteinander verknüpfter Prozesse ist von zentraler Bedeutung für das Verständnis der Regulation der Genexpression unter verschiedenen zellulären Bedingungen und ihrer Fehlregulation bei Krankheiten. Wichtige mechanistische und regulatorische Aspekte der Genexpression sind noch nicht aufgeklärt und sowohl das Ausmaß als auch die Mechanismen der gegenseitigen Regulation verschiedener Prozesse sind weitegehend unerforscht. Im Rahmen dieses Sonderforschungsbereichs (SFBs) sollen bisher nicht untersuchte strukturelle und mechanistische Grundlagen von zentralen Schritten der Genexpression aufgeklärt und die räumliche und zeitliche Koordination der Prozesse sowie deren regulatorische Vernetzung verstanden werden. Die Analyse der Struktur von Genexpressions-Maschinen ermöglicht uns neue Einblicke in die Mechanismen dieser Prozesse und eine systematische Kartierung der DNA-/RNA-Protein Interaktionen wird neue, unerwartete Vernetzungen aufdecken. Die Verbindung der detaillierten Kenntnis der molekularen Prinzipien und der Dynamik der Genexpression mit dem Überblick über die regulativen Netzwerke wird das Verständnis dieses zentralen zellulären Prozesses auf eine neue Ebene heben und es uns erlauben zu verstehen, wie Genexpression im zellulären Kontext moduliert wird. Das Verständnis von Regulierungsmechanismen in verschiedenen Genexpressionssystemen wird es ermöglichen, Prinzipien der Regulierung und konservierte Verbindungen zwischen Prozessen zu analysieren. Die Bewältigung dieser ehrgeizigen Ziele erfordert eine gemeinschaftliche, konzertierte Leistung führender Experten in den verschiedenen Aspekten der Genexpression und kann daher nur im Rahmen eines SFBs angegangen werden. Diese Forschungsinitiative bringt alle Voraussetzungen mit, um ein neues Verständnis der Genexpression als bestimmendes Netzwerk miteinander verbundener zellulärer Prozesse zu etablieren, und kann damit einen maßgeblichen Beitrag für das Verstehen humaner Erkrankungen und Infektionsprozesse leisten.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

• P02 - Die Funktion des Mediator-Komplexes bei der Regulation der Enhancer-Promotor-Kommunikation und Genexpression (Teilprojektleiterin Oudelaar, A. Marieke )
• P03 - Multifunktionale Chromatinfaktoren bei der Kontrolle der Genexpression und Zellkernarchitektur (Teilprojektleiter Papantonis, Argyris )
• P04 - Analyse von Protein-RNA- und -DNA-Wechselwirkungen in Zellen durch Quervernetzungs-Massenspektrometrie (Teilprojektleiter Urlaub, Henning )
• P05 - Koordination von Genomerhaltungs- und Genexpressionsprozessen durch multifunktionale molekulare Maschinen (Teilprojektleiter Wahl, Markus C. )
• P06 - Die Regulation nucleoplasmatischer Schritte in Genexpressionsprozessen durch die multifunktionelle RNA-Helikase DHX15 und ihre Kofaktoren (Teilprojektleiter Bohnsack, Markus T. )
• P07 - Hochauflösende strukturelle und mechanistische Analysen von spleißosomalen Komplexen und anderen RNPs mittels Kryo-EM (Teilprojektleiter Stark, Holger )
• P08 - Der Einfluss gestörter Ribosomensynthese auf Transkription und Prä-mRNA-Spleißen in Wechselwirkung mit den Onkogenen MDM2 und MDM4 (Teilprojektleiter Dobbelstein, Matthias )
• P09 - Strukturelle und mechanistische Analyse des nukleozytoplasmatischen Transports von RNAs (Teilprojektleiter Ficner, Ralf )
• P10 - Die mRNA Wächter Protein-vermittelte rRNA und snoRNA Qualitätskontrolle (Teilprojektleiterin Krebber, Heike )
• P11 - RNase-vermittelte Regulation des Gleichgewichts zwischen RNA-Abbau und Transkription (Teilprojektleiter Stülke, Jörg )
• P12 - Posttranslationale Regulation von Ribonukleasen und ihrer Funktionen in Prozessierung und Abbau unterschiedlicher Klassen von RNAs unter Zellstress (Teilprojektleiterin Bohnsack, Katherine )
• P13 - Mechanismen und Koordination zwischen Transkription und Ribosomenbiogenese in Mitochondrien (Teilprojektleiter Hillen, Hauke )
• P14 - Verschaltungen der mitochondrialen Translationsmaschinerie (Teilprojektleiter Rehling, Peter )
• P15 - Geschwindigkeit, Genauigkeit und Qualitätskontrolle der Translation (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Rodnina, Marina V. ;  Wohlgemuth, Ingo )
• P16 - Fortgeschrittene Einzelmolekül-Fluoreszenzspektroskopie für die Untersuchung von RNA- und Proteindynamik (Teilprojektleiter Enderlein, Jörg )
• P17 - Analyse des strukturellen und funktionellen Zusammenspiels der Proteinsynthese- und ISG15-Modifizierungsmaschinerie (Teilprojektleiterin Lorenz, Sonja Gisela )
• P18 - Der Einfluss von RNA-Modifikationen auf die Entstehung von tRNA-Fragmenten, deren molekularen Interaktionen und diversen Funktionen in der Regulation der Genexpression (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bohnsack, Markus T. ;  Höbartner, Claudia )
• Z01 - Zentrale Aufgaben des SFB (Teilprojektleiter Bohnsack, Markus T. )
• Z02 - Serviceprojekt Massenspektrometrie (Teilprojektleiter Lenz, Christof )

• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften
• Beteiligte Hochschule: Freie Universität Berlin; Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Sprecher: Professor Dr. Markus T. Bohnsack