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Projekt
SP8: Die Ursachen der Replikationstress als Reaktion auf die chromosomale Aneuploidie
Antragstellerin
Professorin Dr. Zuzana Storchova
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395736209
Krebserkrankungen sind häufig durch Veränderungen der Chromosomenstruktur und -zahl gekennzeichnet. Jedoch ist es nicht bekannt, ob es einen kausalen mechanistischen Zusammenhang zwischen struktureller und numerischer Chromosomeninstabilität gibt. Wir haben festgestellt, dass der Zugewinn auch nur eines einzigen Chromosoms zu einer verminderten Expression von DNA-Replikationsfaktoren, zu erhöhter DNA-Schädigung und zu DNA-Replikationsstress führt. Der Replikationsstress in aneuploiden Zellen entsteht durch eine verringerte Abundanz wichtiger Replikationsproteine. Dies kann zu einer verminderten oder fehlerhaften Bildung von Replikationsgabeln und einer abnormalen Replikation führen. Die auffälligen Veränderungen in der Replikationsdynamik in polysomischen Zellen gehen mit einem verzögerten G1-S-Übergang einher, und vorläufige Daten deuten darauf hin, dass dies auf eine veränderte Aktivität von Zyklin-abhängigen Kinasen zurückzuführen ist. Auffallend ist, dass diese Veränderungen in Zellen mit Chromosomenzugewinn zu beobachten sind, nicht aber in Zellen, die Chromosomen verloren haben. In den geplanten Experimenten werden wir die molekularen Prozesse weiter aufklären, die der veränderten Replikation in Zellen mit zusätzlichen Chromosomen zugrunde liegen. Wir werden die Replikationsdynamik sowie die Phosphoregulierung des G1-S-Übergangs und das Auslösen der Replikationsursprünge in aneuploiden Zellen untersuchen. Weiterhin werden wir ergründen, wie sich Zellen mit einem zusätzlichen Chromosom an die Veränderungen in der Replikationsdynamik und die beeinträchtigte Proliferation anpassen. Dazu werden wir aneuploide Zellen analysieren, deren Proliferation sich nach der In-vitro-Evolution verbessert hat, und ihre genomischen, transkriptomischen und proteomischen Veränderungen bestimmen. Mithilfe von bioinformatischen Analysen werden wir die molekularen Wege ermitteln, die zu diesen Veränderungen beitragen und diese mit Situationen bei Krebs vergleichen. Schließlich werden wir der Frage nachgehen, ob der durch Aneuploidie verursachte Replikationsstress zur genetischen und nichtgenetischen Heterogenität und Mutationslast menschlicher Zellen beiträgt. Mittels Next-Generation Sequencing einzelner Zellen werden wir die Heterogenität von evolvierten und nicht-evolvierten diploiden und aneuploiden Populationen analysieren und die Evolutionspfade in diesen Zellen definieren. Diese Daten werden durch die Analyse der genomischen Instabilität und des Replikationsstresses im Laufe der Evolution ergänzt. Unsere Analysen werden Aufschluss darüber geben, ob und wie sich die genomische Instabilität im Laufe der Anpassung der Population verändert und ob und wie die Aneuploidie den Verlauf der Anpassung in humanen Zellen verändert.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
