Modellierung der Mechanismen der mitotischen Chromosomenkondensation mithilfe von Polymersimulationen

• Antragstellerin: Amanda Souza Câmara, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505334275

Die DNA, ein bis zu mehrere Meter langes Biopolyner, ist der Träger des Erbgutes aller Eukaryonten. Wie passt ein so langes Molekül in einen Zellkern, dessen Durchmesser nur wenige Mikrometer beträgt? Nicht ohne Methode – die geregelte Organisation der DNA als Chromosomen ist wesentlich für viele biologische Prozesse. Beispielsweise bedingt die Weitergabe der Erbinformation an die nächste Generation die Kondensation der Chromosomen während der Zellteilung. Aber wir wissen noch wenig darüber, wie Chromosomen zu mikrometerlangen Stäben schrumpfen. Im beantragten Projekt möchte ich einige Schritte in diesem komplexen Vorgang beleuchten: Was treibt die Verdichtung der Chromosomen während des Übergang von der Pro- in die Metaphase an? Welche möglichen Formen können Chromosomen dabei annehmen? Braucht die Verdichtung ein Proteingerüst? Und wie dekondensieren Chromosomen schließlich in der Interphase? Ich werde Ideen aus der Polymerphysik nutzen, um die Dynamik von Chromosome als sehr lange Biomoleküle zu verstehen. Mithilfe von Computersimulationen werde ich dreidimensionale Modelle entwickeln, um die verschiedenen Chromosomenformen während des Zellzyklus und in verschiedenen Arten zu erklären. Anhand eines Abgleichs mit Experimentaldaten, namentlich Mikroskopaufnahmen und Chromosomenkonformationsequenzierung, werde ich die besten Modelle auswählen, um die wahrscheinlichsten Chromosomenkonformationen und die ihnen zugrunde liegenden Mechanismen zu ergründen. Das Endziel ist es, allgemeine Gesetze der Chromosomenkondensation zu formulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen