Untersuchung der Rolle von GTGT- Motiven in Polycomb/Trithorax Response Elemente und deren nichtkodierenden RNAs in Fliege und Maus.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Leonie Ringrose
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404308913

Proteine der Polycomb-Gruppe (PcG) und der Trithorax-Gruppe (TrxG) sind lebensnotwendige epigenetisch-regulatorische Proteine, die mehrere hundert Zielgene regulieren. Sie erhalten aktive (TrxG) oder stille (PcG) Expressionszustände aufrecht. Die Proteine erkennen cis-regulatorische DNA-Elemente, die als Polycomb/Trithorax-Response-Elemente (PRE/TREs) bezeichnet werden. Eine fehlerhafte Expression von PcG- und TrxG-Proteinen oder Mutationen von PRE/TREs können zu Entwicklungsstörungen, Stoffwechselerkrankungen und Krebs führen. Die PcG- und TrxG-Proteine sind zwischen Fliegen und Wirbeltieren hoch konserviert. Im Gegensatz dazu zeigen die DNA-Sequenzen von PRE/TREs wenig deutliche Ähnlichkeit zwischen Spezies. PRE/TREs sind in Fliegen relativ gut charakterisiert, aber bei Wirbeltieren sind die DNA-Sequenz-"Regeln" dieser Elemente unvollständig definiert und umstritten. Es ist derzeit kein DNA-Sequenzmotiv bekannt, das eine analoge Funktion in Fliegen- und Wirbeltier-PRE/TREs erfüllt. Viele Fliegen- und Wirbeltier-PRE/TREs werden in entwicklungsregulierte, nicht-kodierende (nc)RNAs transkribiert, von denen viele eine wichtige Rolle bei der Modulation der PcG- und TrxG-Funktion spielen und einige an Krankheiten beteiligt sind. Die molekularen Mechanismen der Interaktion zwischen PcG- und TrxG-Proteinen und PRE/TREs und ihren ncRNAs ist von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis von Gesundheit und Krankheit des Menschen.Das Ziel dieses Antrags ist es, zu untersuchen, ob das GTGT-Motiv, das in Wirbeltier- und Fliegen-PRE/TREs und deren ncRNAs stark angereichert ist, bei Maus und Fliege eine analoge Rolle spielt und ob es die Menge an oder die Eigenschaften von ncRNAs beeinflusst. Ausführliche Daten werden hier vorgelegt, die eine Rolle für GTGT-Motive bei PRE/TREs unterstützen und die Einrichtung aller notwendigen Werkzeuge für das Projekt dokumentieren. Wir werden nun systematisch die Rolle von GTGT-Motiven in ausgewählten Fliegen- und Maus-PRE/TREs mit Hilfe von Reporter-Assays untersuchen. Die Integration von PRE/TRE-Sequenzvarianten an einer identischen genomischen Stelle in jeder Spezies ermöglicht quantitative Vergleiche in verschiedenen Entwicklungs- und Differenzierungsstadien.Dies ist die erste Studie, in der integrierte Wirbeltier-PRE/TRE-Reporter zur Untersuchung der ncRNA-Funktion bei PRE/TREs verwendet werden. Darüber hinaus ist unsere präzise Modifizierung eines endogenen Drosophila-Locus zur Evaluierung der PRE/TRE-Funktion die erste ihrer Art im Fliegengebiet. Dadurch werden sowohl das Maus- als auch das Fliegenprojekt wichtiges Neuland betreten. Außerdem sind die hier beschriebenen Techniken für die quantitative Untersuchung jeder PRE/TRE-Sequenzvariante geeignet. Somit hat dieses Projekt das Potenzial, umfassende quantitative Einblicke in den Zusammenhang von Nukleinsäuresequenz und Funktion von PRE/TREs bei Wirbeltieren und Fliegen zu liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen