Ein systematischer Ansatz für die Zuordnung neuer Kandidaten zu Silencing-Regulationswegen und Entschlüsselung der Rolle des Replisoms-Progressionskomplexes in der Heterochromatin-Vererbung

• Antragsteller: Professor Dr. Sigurd Braun
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505087133

Wie Heterochromatin während der Replikation vererbt und der inaktive Chromatinstatus („silent state“) auf die Töchter-DNA-Stränge übertragen wird, ist wenig verstanden. Dieses Vorhaben zielt auf die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen bei der Heterochromatin-Vererbung und insbesondere der Rolle, die Replisom-Komponenten und andere Kandidaten darin spielen. Verschiedene Faktoren assemblieren zu dem Replisom-Progressionskomplex, der mehrere Funktionen während der DNA-Synthese und der Chromatin-Replikation hat. Einige dieser Replisom-Komponenten sind auch an der Aufrechterhaltung von Heterochromatin beteiligt. Während deren Funktion mit Hinblick auf die Replikation in der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae gut untersucht worden ist, fehlen diesem Modellorganismus jedoch heterochromatische Histonmodifikationen, und über die genaue Funktion dieser Faktoren in Bezug auf Heterochromatin ist wenig bekannt.Durch genomweite quantitative Reporter-Screens hat meine Arbeitsgruppe eine Vielzahl von Mutanten mit Heterochromatin-Defekten in der Spalthefe Schizosaccharomyces pombe identifiziert. In diesem Vorhaben fokussieren wir uns auf ein Protein unbekannter Funktion, Dhm2, und mehrere Replisom-Komponenten, die an der Stabilität der Replikationsgabel und dem Transfer von Histonproteinen auf die Tochter-Stränge beteiligt sind. Unsere unveröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Dhm2 eine redundante Funktion mit bekannten Heterochromatin-Komponenten hat, während seine Abwesenheit DNA-Schäden und Phänotypen verursacht, die mit Replikationsstress verbunden sind. Durch eine Kombination aus Genetik, molekularbiologischer Methoden und Proteomik werden wir die Hypothese testen, dass Dhm2 ein neuer Replikationsfaktor ist. Dieser Ansatz wird weiterhin Aufschluss über Interaktionspartner und Einblicke in die molekulare Funktion von Dhm2 geben und wie diese Heterochromatin reguliert. Darüber hinaus werden wir funktionsspezifische, in S. cerevisiae charakterisierte Mutanten von Replisom-Komponenten dahingehend untersuchen, wie sie die Aufrechterhaltung und Vererbung von Heterochromatin in S. pombe beeinflussen. Hierzu verwenden wir state-of-the-art Methoden, mit der wir die Weitergabe parentaler Histonproteine und -modifikationen während der DNA-Replikation präzise verfolgen können. Schließlich, durch funktionelle Genomik und systematischer Bestimmung paarweise genetischer Interaktionen, werden wir mithilfe der leistungsstarken E-MAP (Epistasis Mini-Array-Profiling) Methode andere Kandidaten funktionellen Signalwegen und regulatorischen Netzwerken von Heterochromatin zuordnen. S. pombe ist ein ideales Modellsystem, um diese Prozesse zu untersuchen, da es genetisch zugänglich ist und konservierte Merkmale von Heterochromatin besitz, die dagegen in S. cerevisiae fehlen. Dieses Vorhaben wird wichtige Einblicke in die räumliche und zeitliche Regulation von Heterochromatin geben, insbesondere mit Hinblick auf dessen Replikation, die bislang wenig untersucht worden ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen