Evolvierte Leseproteine von 5-Hydroxymethylcytosine-haltigen CpG Duplex-Kombinationen in Säugetier-DNA

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Summerer
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524854708

Cytosin-Modifikationen sind die zentralen regulatorischen Elemente von Säugetiergenomen und kommen in palindromischen CpG-Dyaden vor. Es ist jedoch nur unzureichend verstanden, wie spezifische Kombinationen solcher Modifikationen in den beiden Strängen von CpGs ("CpG-Duplex-Modifikationen") als einzigartige chemische Signale bei der Chromatinregulation wirken. Als Grundlage für die Beantwortung dieser Frage ist es wichtig zu verstehen, wo sich spezifische CpG-Duplex-Modifikationen in Säugetiergenomen befinden. Wir haben kürzlich das erste Reader-protein für die CpG-Duplex-Modifikation hmC/mC (hmC = 5-Hydroxymethylcytosin) entwickelt. In diesem Projekt werden wir neue Reader-proteine für die TET-generierten CpG-Duplex-Modifikationen hmC/hmC und hmC/C durch bakterielles Oberflächendisplay von Methyl-CpG-Bindungsdomänen-(MBD)-proteinen entwickeln und sie für die Anreicherung, Sequenzierung und Kartierung dieser Modifikationen im Kontext von mESC-Zellen und dem Mäusegehirn einsetzen. Im Lebenszyklus der Cytosin-Modifikationen ist hmC/hmC das nächste TET-generierte Oxidationsprodukt des ursprünglichen hmC/mC-Produkts, während hmC/C das direkte passive Demethylierungsprodukt von hmC/hmC ist. Diese Modifikationen stellen somit die logischen nächsten Schritte nach dem Design unseres ersten Readers dar und vervollständigen die Reihe der häufigen hmC-haltigen CpG-Duplex-Modifikationen, die nur die häufigen Cytosin-Nukleobasen hmC, mC oder C betreffen. Ein globaler und lokaler Vergleich der neu gewonnenen Karten mit bestehenden Karten anderer regulatorischer Elemente wird erste Hinweise auf deren Funktionen liefern, wie z. B. ihre Beteiligung an der Regulierung der Genexpression, der Öffnung des Chromatins und einer möglichen Wechselwirkung mit Histonmodifikationen. Diese Studien bilden eine wichtige Grundlage für ein tieferes Verständnis der Art und Weise, wie hmC/hmC und hmC/C mC-basierte Wege der Chromatinregulation modulieren, und wie sie als einzigartige Signale in bisher unbekannten Wegen wirken können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Jochen Imig; Professor Rasmus Linser, Ph.D.