„Regulierung der Crossover-Bildung zwischen Schwesterpaaren“

• Antragstellerin: Dr. Simone Köhler
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573289788

Die Meiose ist für die Bildung genetisch unterschiedlicher Keimzellen bei der sexuellen Fortpflanzung essenziell. Ein zentrales Merkmal dieses Prozesses ist die präzise regulierte Bildung von Crossovers (COs) zwischen homologen Chromosomen, um die Stabilität der Erbinformation über Generationen hinweg zu gewährleisten. Die CO-Bildung unterliegt zwei grundlegenden Regulationsmechanismen: der CO-Assurance, die sicherstellt, dass mindestens ein CO pro homologem Chromosomenpaar entsteht, und der CO-Interferenz, die verhindert, dass COs zu nahe beieinander auftreten. Diese Mechanismen wirken in der Regel chromosomenweit. Da jedoch jede Überkreuzung nur zwei der vier Chromatiden eines homologen Paares betrifft, liegt der Verdacht nahe, dass zusätzliche Mechanismen die Auswahl der beteiligten Chromatiden steuern. Diese sogenannte Chromatideninterferenz könnte dabei eine bislang wenig verstandene Ebene der Regulation darstellen. Unsere Arbeiten an C. elegans elegans haben neue Einblicke in die chromatidenspezifische Regulation geliefert: Mutationen in der C-terminalen Domäne von SYP-4, einem Bestandteil des synaptonemalen Komplexes, führen zum Verlust der CO-Regulation – entweder allein der Interferenz oder auch der Assurance. Interessanterweise bleibt trotz dieser Störungen eine nicht-zufällige Verteilung der COs zwischen Schwesterchromatiden bestehen. Dies weist auf einen zusätzlichen Mechanismus hin, der bestimmt, welche Chromatiden an der CO-Bildung beteiligt sind. Daraus ergibt sich die zentrale Frage, wie die Auswahl der Schwesterchromatiden für Rekombinationsereignisse erfolgt, wenn die globale CO-Regulation versagt. Zur Beantwortung dieser Frage werden wir die molekularen und strukturellen Grundlagen der Chromatidenauswahl während der CO-Bildung in C. elegans untersuchen. Frühere Studien und unsere eigenen Vorarbeiten deuten darauf hin, dass Prozesse wie die Entstehung von Doppelstrangbrüchen, die Organisation von Rekombinationszwischenprodukten oder deren gerichtete Auflösung eine Rolle spielen könnten. Wir werden genetische Analysen, hoch- und superauflösende Mikroskopie sowie biochemische Verfahren kombinieren, um die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären. Eine fehlerhafte CO-Regulation kann die korrekte Chromosomenverteilung während der Meiose stören. Durch die Analyse von Mutanten mit veränderter Chromatidenauswahl wollen wir daher auch klären, ob eine Fehlverteilung der COs zwischen den Chromatiden das Risiko für Fehler in den meiotischen Zellteilungen erhöht. Unser Projekt zielt darauf ab, ein detailliertes Verständnis der Mechanismen zu erlangen, die die Auswahl von Schwesterchromatiden während der Meiose steuern. Die Erkenntnisse könnten neue Ebenen der CO-Regulation aufdecken und grundlegende Einsichten in die Prinzipien der homologen Rekombination sowie deren Bedeutung für die Erhaltung der genomischen Stabilität liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Frederic Berger, Ph.D.; Professor Dr. Christopher Campbell; Professor Dr. Alexander Dammermann; Professorin Verena Jantsch, Ph.D.; Professor Dr. Joao Matos; Professor Dr. Peter Schlögelhofer; Professorin Dr. Irene Tiemann-Boege; Professorin Dr. Beatriz Vicoso