Entwicklung einer neuen proteomischen Methode zur präzisen Quantifizierung von Änderungen in der Zusammensetzung von Chromatin und deren Anwendung zur Identifizierung von Chromatinfaktoren, welche die zelluläre Seneszenz steuern

• Antragsteller: Dr. Christian Feller
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung in 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272585787

Die spezifische Zusammensetzung des Chromatins ist in vielen Fällen eine bestimmende Determinante für den Zustand einer Zelle. Eine Vielzahl von Faktoren definieren dabei die Beschaffenheit des Chromatins. Zu diesen gehören neben der Anlagerung einer großen Anzahl von Chromatinproteinen auch post-translationale Modifikationen an Histonen. Obwohl die Chromatinbeschaffenheit für einige Zellzustände bereits gut verstanden ist, ist in den meisten Fällen noch unklar, wie sich die Zusammensetzung des Chromatins ändert, während die Zelle von einem Zustand in den anderen wechselt. Die derzeitigen Methoden der Proteomik sind noch zu begrenzt, um die Änderungen in der Chromatinzusammensetzung über die Zeit verlässlich zu verfolgen. Die Gründe hierfür liegen in der niedrigen Reproduzierbarkeit bei der Quantifizierung von Proteinen, deren Interaktionen mit anderen Proteinen sowie der post-translationalen Modifikationen an Histonen und weiteren Proteinen. Während Zellen altern, d.h. vom jungen zum alten Zellzustand übergehen, führt stetiger Stress zu einer Anhäufung von Fehlern, welche letztlich zum irreversiblen Wachstumsstillstand führen, bekannt als zelluläre Seneszenz. Aktuelle Studien geben bereits erste Hinweise für Änderungen der Chromatinbeschaffenheit in seneszenten Zellen. Jedoch sind im Moment weder das Ausmaß noch die Abfolge der Änderungen während der zellulären Alterung in menschlichen Zellen bekannt. Ebenso ist es noch wenig verstanden, wie Chromatinprozesse den Eintritt in den Zellzustand der Seneszenz beeinflussen und wie sie zu dessen Stabilität beitragen.Das Ziel dieses Projektes ist es, dazu beizutragen, diese methodische und konzeptionelle Lücke zu schließen. Dafür entwickle ich eine breit einsetzbare proteomische Methode und wende diese zur Charakterisierung der Chromatinbeschaffenheit während der zellulären Alterung an. Die proteomischen Verfahren sollen eine verlässliche Quantifizierung sowohl von Histonmodifikationen und deren Kombinationen, Proteinanlagerungen an das Chromatin oder im Nukleoplasma als auch Protein-Protein-Interaktionen am Chromatin erlauben. Ich werde diese Methode anwenden, um einen Katalog zu erstellen, welcher beschreibt, wie sich die Zusammensetzung des Chromatins über die Zeit der zellulären Alterung verändert. Des Weiteren werde ich an ausgewählten Beispielen testen, inwiefern Chromatinfaktoren, welche durch den Katalog identifiziert wurden, in der Lage sind, den Eintrittszeitpunkt in den Seneszenzzustand zu regulieren und zur Aufrechterhaltung der Seneszenz beizutragen. Da die zelluläre Seneszenz auch bei Heilungsprozessen nach Gewebeschäden, bei der organismischen Alterung, bei der Tumorentwicklung sowie bei dem erneuten Auftreten von Tumoren nach der Chemotherapie eine bedeutende Rolle spielt, besitzt die Aufklärung von Seneszenz-Regulationsmechanismen eine unmittelbare biomedizinische Relevanz.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Rudolf Aebersold