Die Funktion des neu identifizierten, für meiotische Rekombination und Reproduktion zentralen Proteins MCMDC2

• Antragsteller: Professor Dr. Attila Tóth
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 347633230

Sexuelle Reproduktion hängt entscheidend von der Meiose ab, einem spezialisierten Zellteilungsprozess in dem ausgehend von einer diploiden Ursprungszelle haploide Zellen generiert werden. Für eine geordnete Teilung der Chromosomen und der Reduktion der Ploidie während der Meiose ist es essentiell dass sich in der ersten meiotischen Prophase homologe Chromosomen assoziieren und mittels Crossover verbinden. Dies geschieht durch einen modifizierten homologen Rekombinationsprozess, der die aktive Bildung von vielen Doppelstrangbrüchen, eine durch entstehende DNA-Enden ermöglichte Suche nach homologen Chromosomen und die Reparatur der DNA-Brüche bevorzugt durch Rekombination mit dem homologen Chromosom und nicht mit dem Schwesterchromatid, umfasst. Trotz umfassender Forschung sind Schlüsselfragen der meiotischen Rekombination bisher unbeantwortet. Was sind die zentralen, molekularen Unterschiede zwischen mitotischer und meiotischer Rekombination und wie helfen diese Unterschiede sicherzustellen, dass sich homologe Chromosomen auch im umfangreichen Säugergenom mit hoher Genauigkeit finden? Ein zentrales Hindernis diese Frage zu beantworten stellt das lückenhafte Wissen über beteiligte Faktoren dar. In einem Screen identifizierten wir eine uncharakterisierte, meiose-spezifische potentielle DNA Helikase, MCMDC2. Wir fanden, dass MCMDC2 essentiell für die meiotische Homologiesuche ist. Daher soll MCMDC2 eingehend erforscht werden um neue Einblicke in die molekulare Grundlage der meiotischen Rekombination zu gewinnen.Wir beabsichtigen die Prozesse der meiotischen Rekombination die MCMDC2 benötigen unter Verwendung der Mausgenetik präzise zu definieren. Unsere Hypothese ist, dass MCMDC2 primär für die Rekombination zwischen Homologen und nicht zwischen Schwesterchromatiden notwendig ist. Neben der "knockout"-Analyse warden wir die Lokalisation und das Verhalten von MCMDC2 im Verhältnis zu anderen Rekombinationsproteinen in wt und verschiedenen Mausmutanten mit spezifischen Rekombinationsdefekten untersuchen und Interaktionspartner von MCMDC2 unter Verwendung biochemischer und molekulargenetischer (yeast-two-hybrid) Methoden identifizieren. Die Kombination dieser Ansätze wird uns die Möglichkeit geben die biologische Funktion von MCMDC2 in Meiose zu definieren und den Weg für Experimente, die mechanistische Rolle von MCMDC2 in der Rekombination zukünftig zu adressieren. Angesichts der Bedeutung von MCMDC2 erwarte ich, dass die vorgeschlagene Arbeit neue Antworten auf zentrale Fragen hinsichtlich der meiotischen Rekombination, und einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der genomischen Intaktheit in der Keimbahn liefert. Meiotische Rekombinationsgene sind wesentlich für Fruchtbarkeit und generationenübergreifende Integrität des Genoms. Fehlexpression von Keimbahnproteinen können tumorigen wirken. Somit hat die vorgeschlagene Arbeit auch medizinische Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen