Erfassung des Zusammenspiels zwischen Transkription und Cohesin-regulierter "Loop-Extrusion" auf Einzelmolekül-Niveau

• Antragstellerin: Dr. Eugene Kim, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507934376

Die räumliche Organisation des Genoms steht in einer engen Beziehung zu seiner Funktion. Es ist bekannt, dass die Struktur des Genoms die Expressionen von Genen beeinflusst. Der Einfluss den der Transkriptionsvorgangs auf die Organisation des Genomes ausübt ist jedoch noch nicht verstanden. Der „Loop Extrusion“ Prozess ist von zentraler Bedeutung für die Genomorganisation. In Eukaryonten erzeugt der Cohesin Komplex lange Chromatin Schleifen indem er an den Armen des Chromosoms entlangläuft. Während ihrer Translokation stossen die Cohesin Komplexe auf die Transkriptions Maschinerie. Ein Vorgang, der die Loop Extrusion beinflussen könnte. Im Zuge dieses Antrags, zielen wir darauf ab, das Zusmmanespiel zwichen diesen beiden aktiven Prozessen zu untersuchen und herauszufinden ob und wie Loop Extrusion und Transkription sich gegenseitig beeinflussen. Um dies zu erreichen, werden wir die Cohesin-regulierte Loop Extrusiondurch in vitro Einzelmolekülmikroskopie bildlich erfassen. Von besonderem Intersse ist hierbei die Frage ob die Transkriptions Maschinerie als „bewegliche Barriere“ für Schleifen formendes Cohesin fungiert und wie die Richtung der Transkription und der topologische Zustand der transkripierten DNS die Kinetik der Loop Extrusion beeinflussen. Die voraussichtlichen Ergebnisse werden eine molekulare Grundlage für das Verständnis der funktionellen Beziehung zwischen Genexpression und Schleifenextrusion liefern. Auf Lange Sicht wird dieses Wissen grundlegend dafür sein zu verstehen, wie Genexpression aktiv durch Loop Extrusion reguliert wird und wie Transkriptionsaktivität die funktionelle Struktur des Genomes verformt.

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