Klärung der Mechanismen der Genregulation durch SMC Proteinkomplexe

• Antragsteller: Professor Dr. Christian H. Häring
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Strukturbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427551015

Eine der zentralen ungelösten Rätsel der Zellbiologie betrifft die Frage, ob und wie die dreidimensionale Organisation des Genoms die Genregulation beeinflusst. Neue Studien haben Komplexe der SMC (Structural Maintenance of Chromosomes) Proteinfamilie als Schlüsselkomponenten für die komplexe Architektur der Chromatinstruktur identifiziert. Es wird vermutet, dass hierfür deren Eigenschaft ausschlaggebend ist, DNA in Schleifen zu falten. Das Ziel dieses interdisziplinär ausgelegten Forschungsprogramms ist die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen des genetisch gut charakterisierten Caenorhabditis elegans Dosiskompensationskomplexes (Dosage Compensation Complex, DCC) als ein Musterbeispiel für die Genregulation durch SMC Proteinkomplexe. Mit Hilfe eines hochinnovativen Ansatzes, der Techniken der Strukturbiologie und der Biochemie verknüpft, werden wir den DCC und dessen Bindung an die DNA in vitro rekonstruieren und hierbei die zugrundeliegenden Mechanismen mit nahezu atomarer Auflösung aufklären. Parallel hierzu werden wir aufdecken, wie der Komplex spezifisch an die X-Chromosomen zwittriger Nematoden bindet und deren Architektur und Expression reguliert. Die Kombination dieser komplementären Ansätze hat das Potenzial, fundamental neue Einsichten in die generellen Prinzipien der Lokalisierung von SMC Proteinkomplexen an spezifische Positionen im Genom, deren Fähigkeiten, sich entlang des Chromatinstrangs zu bewegen, und deren Einfluss auf die DNA Topologie zu gewinnen. Erkenntnisse darüber, wie die komplexe Chromosomenarchitektur die Genexpression beeinflusst, werden grundlegend zu unserem Verständnis beitragen, wie diese Mechanismen in menschlichen Zellen aufrechterhalten und in Krankheitsprozessen verändert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Peter Meister, Ph.D.