Koordination und Funktion der Kernlamina und der Kernporen-Kompartimentierung in der Genomorganisation während der frühen Mausentwicklung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Elena Torres-Padilla
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507647018

Die Verpackung der Chromosomen im Zellkern unter Beibehaltung grundlegender DNA-basierter Aktivitäten wie Transkription und Replikation stellt eine enorme organisatorische Herausforderung dar. Tatsächlich kann die Art und Weise, wie die DNA im Zellkern dreidimensional verpackt wird, die Genexpression und damit die zelluläre Identität beeinflussen. Wie die Kernorganisation nach der Befruchtung bei Säugetieren zum ersten Mal aufgebaut wird, ist weitgehend unbekannt. Nach der Befruchtung findet eine Phase intensiver Chromatinumgestaltung und epigenetischer Neuprogrammierung der beiden elterlichen Genome statt. Eine solche Umgestaltung ist notwendig, um ein Entwicklungsprogramm zu starten, das in der Lage ist, einen neuen Organismus zu bilden. Mehrere nukleare Orientierungspunkte können dem Genom Positionshinweise geben und tragen somit entscheidend zur Genomorganisation bei. Unter ihnen organisieren der Nukleolus, die Kernmembran und Speckles das Chromatin in funktionell relevante Domänen und wurden ausführlich untersucht. Darüber hinaus wurde den Kernporen eine Rolle in der Kernorganisation zugeschrieben, und Studien an somatischen Zellen in Kultur haben eine Rolle für Komponenten der Kernpore bei der Genregulation offenbart. Wie sich jedoch die Kernporen zu Beginn der Entwicklung erst zusammensetzen oder welche Bestandteile embryonale Kernporen charakterisieren, ist weitgehend unbekannt. Darüber hinaus wurden die genomischen Regionen, die mit der Kernpore interagieren, während sich der Embryo entwickelt, und ob eine solche Assoziation für wichtige Entwicklungsmerkmale wie die Aktivierung des zygotischen Genoms und die Zuordnung des Zellschicksals funktionell relevant ist, nicht untersucht. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, i) die Komponenten und die zelluläre Architektur der Kernporen zu Beginn der Säugetierentwicklung zu charakterisieren, ii) die Wechselwirkungen des Genoms mit Kernporenkomponenten während der Umprogrammierung im Verlauf der Entwicklung abzubilden und iii) die funktionelle Rolle von Porenkomponenten in der de novo Etablierung der Genomtopologie in der Säugetierentwicklung zu bestimmen. Mit einer Kombination aus Zell- und Molekularbiologie sowie Manipulationen durch experimentelle Embryologie in Mausembryonen werden wir eine umfassende funktionelle Charakterisierung der Kernpore und ihrer Komponenten während der frühen Entwicklung liefern. Insgesamt werden unsere Daten Aufschluss über die Organisation und die molekularen Determinanten der Kernarchitektur während der Entwicklung geben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2202: 3-D-Genomarchitektur in Entwicklung und Krankheit