Strukturelle und funktionelle Analyse des Heterochromatin-Komplexes SIR aus S. cerevisiae

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ann Elizabeth Ehrenhofer-Murray; Professor Dr. Christian M. T. Spahn
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523314628

Die Verpackung eukaryotischer Genome in funktionell unterschiedliche Chromatindomänen spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle aller Prozesse, die an der DNA ablaufen, wie Replikation, Transkription, DNA-Reparatur und Chromosomensegregation. Große Genomregionen sind in einer repressiven Struktur organisiert, die als Heterochromatin bezeichnet wird und von Heterochromatinproteinen gebildet wird, die an die Nukleosomen binden und die Transkription durch noch unbekannte Mechanismen hemmen. In höheren Eukaryoten finden sich solche Regionen typischerweise an den Telomeren, wo sie den Abbau und die Rekombination verhindern, und an den Zentromeren, wo sie für die korrekte Chromosomensegregation wichtig sind. Ein archetypischer Typ von Heterochromatin findet sich in der Hefe Saccharomyces cerevisiae an den reprimierten Paarungstyp-Genen HML und HMR sowie an den Telomeren. Die Etablierung und Ausbildung von Heterochromatin an diesen Loci wird durch den Silent Information Regulator (SIR)-Komplex vermittelt, der aus der NAD+-abhängigen Histondeacetylase (HDAC) Sir2 und den Komponenten Sir3 und Sir4 besteht. Ein detailliertes mechanistisches Verständnis der SIR-vermittelten Repression erfordert molekulare Kenntnisse des Komplexes. Während jedoch für einzelne Teile des SIR-Komplexes Informationen verfügbar sind, fehlt eine Struktur des gesamten SIR-Komplexes. In diesem Projekt wollen die Labore Ehrenhofer-Murray und Spahn die Struktur des SIR-Komplexes sowohl in seiner freien Form als auch in der an Nukleosomen-gebundenen Form aufklären. Wir werden die strukturellen Ziele mit genetischen Experimenten kombinieren, um die funktionelle Bedeutung der Struktur(en) für das Silencing in Hefezellen zu bestimmen. Diese Arbeit wird von großer Bedeutung sein, da sie strukturelle und mechanistische Einblicke in die Art und Weise ermöglicht, wie Repression durch den SIR-Komplex zustande kommt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen