Mitotische Kontrolle der Bildung von DNA Schleifen durch Condensin-Komplexe

• Antragsteller: Professor Dr. Christian H. Häring
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538955647

Die Mechanismen, die der Bildung zylindrischer mitotischer Chromosomen aus einem losen Netzwerk von Interphase-Chromatinfasern zugrunde liegen, geben Biologen seit mehr als einem Jahrhundert Rätsel auf. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Condensine - Mitglieder der Familie der SMC (Structural Maintenance of Chromosomes) Proteinkomplexe - DNA-Motoren sind, die diese Aufgabe erfüllen, indem sie unter ATP Verbrauch Chromatinfasern zu großen Schleifenanordnungen falten. Wie ihre Schleifenbildungs-Aktivität kontrolliert wird und, vor allem, wie diese Aktivität auf den Zeitpunkt der Zellteilung beschränkt ist, blieb bisher unbekannt. Das in diesem Antrag skizzierte Forschungsprogramm hat zum Ziel, Licht in diese grundlegende Frage zu bringen. Hierfür wird die Kontrolle der Aktivitäten der beiden menschlichen Condensin-Komplexe nach Phosphorylierung durch die drei wichtigsten mitotischen Kinasen untersucht. Die geplante Studie basiert auf einem definierten experimentellen System, in dem bis zur Homogenität aufgereinigte Condensin- und Kinase-Komplexe in etablierten enzymatischen in-vitro Experimenten, wie beispielsweise der Echtzeit-Bildgebung der DNA-Schleifen-Extrusion durch einzelne Condensin-Komplexe, eingesetzt werden. Die systematische Untersuchung der Rolle jeder einzelnen Kinase und ihrer spezifischen Zielstellen in den humanen Condensin-Komplexen mit Molekülmassen von fast einem Megadalton, in Kombination mit detaillierten strukturellen Informationen über den Condensin-Reaktionszyklus, wird die Formulierung eines mechanistischen Modells für die Kontrolle der Condensin-Aktivität ermöglichen. Die Bedeutung dieses Modells für die Condensin-Funktion bei der Bildung und Segregation mitotischer Chromosomen wird dann in lebenden, kultivierten menschlichen Zellen untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen