Entschlüsselung der Tumorprogressions-abhängigen Veränderungen mitotischer Markierungen dreifach-negativer Brustkrebszellen

• Antragsteller: Sven Beyes, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446959723

Krebs wird als genetische und epigenetische Erkrankung beschrieben, deren Verlauf von Umgebungsreizen beeinflusst wird. Neuere Forschungsergebnisse konnten zeigen, dass die Fähigkeit der Krebszellen zur Adaption an neue Mirkoumgebungen zum Teil auf reversible epigenetische Veränderungen und Reprogrammierung zurückzuführen ist. Diese Veränderungen haben häufig den Verlust der Zellzykluskontrolle und eine dadurch ungehemmte, unkontrollierte Zellproliferation zur Folge. Um diese aggressiven Tumorcharakteristika zu erhalten, müssen die Krebszellen in der Lage sein, diese Zellidentität an die Tochtergeneration weiterzugeben, da diese die gleichen epigenetischen Veränderungen und Genexpressionsprofile zeigt. Neueste Ergebnisse konnten aufzeigen, dass die Zellidentität dank mitotischer Markierungen erhalten bleiben kann. Sowohl Transkriptionsfaktoren (TF), als auch epigenetische Chromatinmarker können als mitotische Markierungen dienen. Nach Vollendung der Mitose können diese Markierungen durch die Wiederherstellung der Enhancer-Promotorkontakte und Genexpressionsmuster zur Restauration der Zellidentität beitragen. Jedoch ist es bis jetzt nur teilweise verstanden, welche TF bei der mitotischen Markierung eine Rolle spielen und ob sich die Markierungsmuster während der Tumorprogression verändern. Mit dieser Arbeit möchte ich die tumor-assoziierten TF identifizieren, welche während der Tumorprogression von dreifach negativem Brustkrebs (TNBC) für die mitotische Markierung notwendig sind. Ausserdem möchte ich herausfinden, ob der Krebs-assoziierte Status des Chromatins die mitotische Markierungen und dadurch die Bewahrung der Zellidentität während der Mitose begünstigt. Um diese Fragen zu beantworten, werde ich ein optimiertes Synchronisationsprotokoll etablieren, um Zellen zu Beginn der Mitose, zwischen der G2/M Grenze und der Prometaphase, zu erfassen. Ich werde die zugänglichen Chromatinregionen in den arretierten Zellen mithilfe von ATAC-seq analysieren und mit G2/M-arretierten Zellen vergleichen. Zudem werde ich durch computerbasierte DNA Fussabdruckanalysen die zugänglichen Chromatinregionen auf das Vorhandensein von TF DNA-Bindungsmotifen untersuchen, welche Rückschlüsse auf einen Beitrag bestimmter TF auf mitotische Markierungen zulassen. Die Präsenz dieser TF wahrend der Mitose werde ich durch genomweite DNA-Bindungsversuche mithilfe der Cut&Run Technologie bestätigen. Im letzten Teil dieser Studie werde ich das CRISPR/Cas9 System zur Genomeeditierung verwenden, um die identifizierten TF zu deletieren und daraufhin deren Einfluss auf die mitotischen Markierungen zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Studie werden neue Erkenntnisse im Bereich der mitotischen Markierungen in Krebs liefern und tumor-spezifische TF identifizieren, welche für die Erhaltung der Zellidentität von TNBC von Bedeutung sind.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Italien
• Gastgeber: Dr. Alessio Zippo