Die Physik der Epigenetik: Autokatalytische Tröpfchen, zelluläre Prägung und kinetisches Korrekturlesen

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Schiessel
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568995016

Wenn sich Zellen in zwei Kopien teilen, müssen sie nicht nur ihre DNA-Moleküle duplizieren. Sie müssen auch die epigenetischen Markierungen der Mutterzelle wiederherstellen, von denen die Hälfte während der DNA-Duplikation verloren geht. Wir haben kürzlich ein Szenario vorgeschlagen, in dem Chromatinsegmente mit fehlenden epigenetischen Markierungen biomolekulare Kondensate induzieren, die als flüssige Reaktionsbehälter dienen, um die Markierungen wiederherzustellen. Hier wollen wir untersuchen, wie dieser Mechanismus durch kinetisches Korrekturlesen die erforderliche Robustheit und Präzision erreichen kann und wie er erweitert werden kann, um die Etablierung und Aufrechterhaltung zelltypspezifischer Markierungen zu beschreiben. Mithilfe von Computersimulationen und Theorie wollen wir zeigen, dass das zelluläre Gedächtnis auf einer Kombination physikalischer Mechanismen beruht, darunter polymerinduzierte Kondensation autokatalytischer Tröpfchen und kinetisches Korrekturlesen innerhalb des Reaktionsnetzwerks, das die epigenetischen Markierungen wiederherstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Dr. Holger Merlitz; Professor Dr. Jens-Uwe Sommer
• Kooperationspartner: Dr. Ralf Blossey