Analyse zur Etablierung von DNA-Methylierung durch Transkription am PWS-SRO

• Antragstellerin: Professorin Dr. Laura Steenpaß
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524779981

Geimprintete Gene zeichnen sich durch eltern-spezifische DNA-Methylierung und Genexpression aus. Die DNA-Methylierung erfolgt in einer der elterlichen Keimbahnen an bestimmten Kontrollregionen, diese werden gametische differentiell methylierte Regionen (gDMR) genannt. In Mausmodellen konnte gezeigt werden, dass die Transkription durch solche gDMRs essentiell ist, um an diesen DNA-Methylierung zu etablieren. Zunächst haben wir versucht, diese Prozesse in humanen somatischen Zellen zu modellieren. Dazu haben wir einen induzierbaren Promotor mit einem zweiten Testpromotor in Reihe geschaltet. Obwohl eine reproduzierbare Repression des Testpromoters beobachtet werden konnte, wurde diese nicht durch DNA-Methylierung stabilisiert. Im Folgeprojekt werden induzierte pluripotenten Stammzellen (iPSC) des Menschen genutzt, die zunächst so modifiziert wurden, dass sie als induzierbare Zelllinie genutzt werden können. Im zweiten Schritt wurde der AS-SRO durch einen induzierbaren Promotor ersetzt. Der AS-SRO (Angelman syndrome shortest region of overlap) ist ein Promotor, der nur in Eizellen aktiv ist. In Patienten mit Angelman-Syndrom, die eine Deletion im Bereich des AS-SRO aufweisen, fehlt die DNA-Methylierung am gDMR des Prader-Willi/Angelman-Syndrom-Lokus auf dem mütterlichen Chromosom. Daher nehmen wir an, dass die Transkription, die am AS-SRO beginnt und durch den gDMR läuft, zur DNA-Methylierung am gDMR führt. Diese Hypothese kann in iPSCs, deren AS-SRO durch einen induzierbaren Promotor ersetzt wurde, im normalen genomischen Kontext getestet werden. Zudem bieten iPSCs die Möglichkeit zur Differenzierung in vitro, so dass wir testen können, ob dieser externe Stimulus zur Etablierung der DNA-Methylierung beiträgt. Die Aktivität des induzierbaren Promoters wurde bereits gezeigt. In diesem Projekt sollen die Vorgänge am gDMR im Zusammenhang mit Transkription genauer untersucht werden. Dies schließt die Untersuchung von Histon-Modifikationen als möglichen Mediator zwischen Transkription und DNA-Methylierung mit ein. Die Analysen des Transkriptoms, der DNA-Methylierung und des Chromatins werden mittels Hochdurchsatzsequenzierung an undifferenzierten iPS-Zellen und daraus differenzierten Neuronen durchgeführt. Diese Studie trägt zum tieferen Verständnis der Zusammenhänge von de novo DNA-Methylierung, Transkription und zellulärem Potential bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen