Das funktionelle Wechselspiel zwischen dem Chromatinremodeller dMi-2 und RNA

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Brehm
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533518636

Genexpression in eukaryontischen Zellen beinhaltet die Erzeugung zugänglicher Chromatinstrukturen, die Transkription der DNA Matrize in RNA, die kotranskriptionelle Prozessierung der RNA, ihren Transport in das Zytoplasma und die Translation in Protein. Die Veränderung von Chromatinstruktur auf der einen Seite und die Synthese und Prozessierung der RNA auf der anderen Seite wurde lange als weitgehend getrennte Prozesse angesehen. Neue Forschungsergebnisse legen jedoch nahe, dass es zahlreiche funktionelle Wechselwirkungen zwischen diesen Prozessen gibt. Die molekularen Grundlagen dieses Wechselspiels sind noch weitestgehend unverstanden. Drosophila Mi-2 ist ein ATP-abhängige Nukleosomenremodeller mit wichtigen genregulatorischen Funktionen bei der Differenzierung. Vor kurzem konnten wir zeigen, dass dMi-2 in vivo mit mRNA assoziiert und dass diese Wechselwirkung die Chromatinbindung und die Nukleosomenremodellingaktivität von dMi-2 verändert. Nun können wir nachweisen, dass dMi-2 seinerseits alternatives Splicing beeinflusst. Dieser Befund identifiziert eine unerwartete, reziproke Beziehung zwischen einem klassischen Chromatinremodeller und RNA. In diesem Projekt werden wir die molekularen Mechanismen identifizieren, die (1) der Bildung und Wirkung der dMi-2:RNA Komplexe und (2) der Veränderung des alternativen Splicing durch dMi-2 zugrunde liegen. Hierzu werden wir komplementäre strukturbiologische, biochemische, genetische und genomische Methoden verwenden. Im ersten Teil des Projekts werden wir die Protein- und RNA-Determinanten, die für eine Komplexbildung notwendig sind, charakterisieren, den Beitrag von dMi-2-assoziierten Proteinen und RNAgebundenen Proteinen zur Komplexbildung bestimmen und die Auswirkungen der dMi2:RNA Komplexe auf das Transkriptom und das Epigenom aufklären. Im zweiten Teil des Projekts werden wir die Mechanismen untersuchen durch die dMi-2 Einfluss auf alternatives Splicing nimmt. Hierzu werden wir die Beiträge von veränderter RNA Polymerase II Elongationsgeschwindigkeit, splicing-assoziierten Chromatinsignaturen, dem Zusammenspiel mit Splicingfaktoren und der dMi-2:RNA Bindung selbst bestimmen. Aufgrund der hohen Konservierung der dMi-2/CHD4 Funktionen und der wichtigen Rollen, die dMi-2/CHD4 bei der Entwicklung und in Krankheitskontexten spielt erwarten wir, dass unsere Ergebnisse eine weiterreichende Bedeutung haben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen