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Projekt
Die Bedeutung von Enhancer RNAs für die neuronale Plastizität und die Neurogenese
Antragsteller
Professor Dr. Gerrit Begemann; Professor Claus-Dieter Kuhn, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2017 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389578377
Änderungen in der Genexpression von Neuronen oder neuronalen Vorläuferzellen bilden die Grundlage von neuronaler Plastizität und Neurogenese. Kontrolliert werden sie durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren an DNA-Sequenzen, die als Enhancer bezeichnet werden, wodurch Enhancer-spezifische Zielgene durch RNA Polymerase II (Pol II) abgelesen und infolgedessen aktiviert werden. Zusätzlich zu ihrer etablierten Funktion als Bindestelle für Transkriptionsfaktoren wurde in Maus-Neuronen vor kurzem gezeigt, dass Enhancer aktivitätsinduziert selber von Pol II abgelesen werden, wodurch nicht-kodierende Enhancer RNAs (eRNAs) entstehen. Durch weitere Experimente konnte gezeigt werden, dass eRNAs wesentlich zur Aktivierung unmittelbar früher Gene (immediate early genes) beitragen. Die Ableserate der Enhancer durch Pol II kann sogar als bessere Messgröße für die Aktivität eines bestimmten Enhancers dienen als die Kenntnis darüber, welche Transkriptionsfaktoren zu einer bestimmten Zeit an den Enhancer gebunden sind. Es ist jedoch bis heute vollständig unbekannt, wie eRNAs auf die Entwicklung des Gehirns und die neuronale Plastizität Einfluss nehmen. Dabei ist vor allem interessant, welche Rolle die Transkription von Enhancern im Vergleich zu gebundenen Transkriptionsfaktoren einnimmt.Wir verfolgen die Hypothese, dass eRNAs direkt die Pol II Transkriptionsmaschinerie beeinflussen, indem sie die Rate von promotor-proximal pausierender Pol II bei wichtigen neuronalen Genen verringern. Um diese Hypothese zu untersuchen, bedienen wir uns biochemischer in vitro Experimente, Hochdurchsatz Sequenzierungstechniken und in-vivo-Studien der Neurogenese beim Zebrabärbling. Mit unserem Antrag wollen wir die folgenden Fragen beantworten:1. Sind neuronale eRNAs in der Lage, promoter-proximales Pausieren von Pol II aufzuheben?2. Sind neuronale eRNAs von der Maus zum Zebrabärbling hin konserviert?3. Welche Bedeutung haben eRNAs für die Neurogenese des Zebrabärblings?Der Zebrabärbling ist ein außergewöhnlich gut geeignetes Modellsystem, um die Bedeutung von eRNAs auf organismischer Ebene zu untersuchen. Dies ist vor allem dem Umstand zuzuschreiben, dass die Neurogenese des Zebrabärblings problemlos mit bildgebenden Verfahren verfolgt werden kann. Noch dazu kann die Funktion von eRNAs mit antisense Techniken und Genome-Editing manipuliert werden. Obwohl die meisten neu entdeckten Klassen nicht-kodierender RNAs ihre Wirkung durch die direkte Beeinflussung der Genexpression entfalten, liegen die Mechanismen dieser Funktionsweise bisher überwiegend im Dunkeln. Der vorliegende Antrag schließt diese Wissenslücke, indem er eine mechanistische Studie über die Wirkweise von eRNAs auf die Pol II Elongationsrate mit einer funktionellen Analyse von eRNAs in der Neurogenese des Zebrabärblings verbindet.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
