Die funktionelle Rolle von HMG20A und dessen assoziierter Proteinkomplexe in der Regulation von Transkriptionsprogrammen in der Entwicklung.

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Annette Borchers; Professorin Dr. Sandra Brigitte Hake
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523755719

Histonvarianten sind wichtig für die gezielte Änderung der Chromatinstruktur in Eukaryonten und kontrollieren daher lebenswichtige DNA-basierte Prozesse. Die evolutionär hochkonservierte Histonvariante H2A.Z ist u.a. notwendig für die Regulation der Transkription und beeinflusst dadurch die Differenzierung von Stammzellen und embryonale Entwicklungsprozesse. Eine Möglichkeit wie H2A.Z in diese Prozesse eingreifen kann, ist durch die Rekrutierung von verschiedenen Chromatin-modifizierenden Proteinen an H2A.Z-markierte regulatorische Genomregionen wie Promotoren und Enhancer. In verschiedenen veröffentlichten und unveröffentlichten quantitativen massenspektrometrischen Screens haben wir u.a. PWWP2A und HMG20A als neue H2A.Z-Interaktionsproteine identifiziert. Wir konnten zeigen, dass beide Proteine miteinander assoziieren und wichtig für die kraniofaziale Entwicklung von Krallenfröschen (Xenopus) sind, wahrscheinlich durch die Regulation von Genen, die die Migration und Differenzierung von Neuralleistenzellen steuern. Interessanterweise bindet HMG20A auch andere, nicht mit H2A.Z-assozierte Komplexe und reguliert darüber hinaus die Herzentwicklung im Frosch und die Differenzierung von Kardiomyozyten aus Stammzellen der Maus. Wir planen jetzt in einem kooperativen Projekt zu untersuchen, i) welche spezifischen Prozesse HMG20A während der kraniofazialen- und der Herz-Entwicklung reguliert, ii) welche der unterschiedlichen HMG20A-assoziierten Proteinkomplexe für die Transkriptionsregulation während der Neuralleisten- bzw. Herzzellendifferenzierung und -entwicklung notwendig sind und iii) ob HMG20A die Expression von dnmt3l kontrolliert und somit die DNA-Methylierung beeinflusst. Hierfür werden wir sowohl entwicklungsbiologische in vivo (Frosch) als auch mechanistische in vitro (Stammzellen der Maus) Experimente kombinieren, um ein holistisches Verständnis der Funktion(en) von HMG20A in der Regulation von Differenzierungsprozessen zu erhalten. Wir werden u.a. Depletions- und „Rescue“-Ansätze, genomweite CUT&RUN und RNA-seq Analysen und hochauflösende Mikroskopieverfahren durchführen. Zusammengefasst werden wir gemeinsam „state-of-the-art“ Techniken anwenden um die funktionelle Relevanz von HMG20A in H2A.Z-abhängigen und -unabhängigen Transkriptionsprozessen während der frühen Embryonalentwicklung besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen