Untersuchung der Funktion des epigenetischen Leserproteins MRG-1 in der räumlichen Organisation des C. elegans Genoms

• Antragstellerin: Dr. Daphne Selvaggia Cabianca, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459488476

Chromatin wird zum größtenteils aufgrund seines transkriptionellen Status in zwei Hauptklassen unterteilt: Aktives Euchromatin und transkriptionell unterdrücktes Heterochromatin.Die speziesübergreifende räumliche Verteilung von Euchromatin und Heterochromatin ist nicht zufällig und ermöglicht eine funktionelle Kompartimentierung des Genoms. Besonders stilles Heterochromatin wird an der Kernperipherie aktiv gebunden, während das aktive Euchromatin zentral lokalisiert ist. Trotz dieser auffälligen evolutionären Erhaltung ist nicht vollständig geklärt, inwieweit die räumliche Sequestrierung von Heterochromatin zur Genomfunktion beiträgt.Hierzu müssen die Faktoren und Mechanismen, die nukleare Unterkompartimente erzeugen, identifiziert und die Folgen ihrer Störung für die Genexpression aufgeklärt werden.Während meiner Postdoc-Arbeit habe ich MRG-1 – die erste Komponente des aktiven Chromatin-Kompartiments – identifiziert, das sich als entscheidend für die Gestaltung der räumlichen Verteilung von Heterochromatin im Darm von C.elegans erwiesen hat. Nichtsdestotrotz bleiben grundlegende Fragen offen, wie diese Regulation abläuft. Insbesondere trägt MRG-1 eine Chromo-Barrel-Domäne, die methylierte Histone „lesen“ kann. Die Chromatin-Signale, die die Rekrutierung und Funktion von MRG-1 bestimmen, sind noch nicht bekannt. Darüber hinaus agieren diese „Chromatin-Leser“ nicht allein und dienen typischerweise als Rekrutierer von Komplexen an Zielstellen. Der MRG-1-haltige Komplex, der für die Heterochromatin-Organisation verantwortlich ist, ist jedoch völlig unbekannt.In diesem Antrag zielen wir darauf ab, i) die Histon-Markierungen und die entsprechenden Chromatin-Modifikatoren zu identifizieren, die an der MRG-1-Rekrutierung beteiligt sind und zu seiner Rolle in der Heterochromatin-Architektur beitragen, und ii) die Komplex/Protein-Interaktoren zu identifizieren, durch die MRG-1 bei der Organisation von Heterochromatin im C. elegans-Darm agiert.Um unsere Ziele zu erreichen, wird mein Team eine Kombination aus Mikroskopie, genetischen und biochemischen Techniken anwenden. Darüber hinaus werden uns modernste molekularbiologische Assays wie Emerin-DamID und RNAseq integrierte Übersichten der Chromatin-Kompartimentierung und Genexpression im Darm relevanter Mutanten liefern. Mit dieser Arbeit werden wir neue Akteure identifizieren, die die 3D-Organisation des Genoms innerhalb eines differenzierten Gewebes eines ganzen Organismus gestalten. Darüber hinaus werden wir in der Lage sein, ihre Relevanz für die Genexpression auf der gewebespezifischen Ebene zu bestimmen.Da MRG-1 und die meisten Chromatin-Faktoren zwischen Würmern und Säugetieren sehr vergleichbar sind, wird diese Arbeit wahrscheinlich einen großen Einfluss auf dem Gebiet der Epigenetik und der nuklearen Architektur haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen