Funktionelle Analyse von Smg6/Est1 in Stammzellerhaltung und differenzierung

• Antragsteller: Professor Dr. Zhao-Qi Wang
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264350668

Est 1, ever shorter telomere 1, wurde ursprünglich als Ko Faktor mit Funktion innerhalb der Telomerase Maschinerie beschrieben. Ausschaltung von Est1 in Saccharomyces cerevisiae verursacht eine stetige Verkürzung der Telomere und schließlich eine Zellseneszenz. Das menschliche Homolog zu Est 1, Smg6, ist zudem in den Nonsense-vermittelten mRNA Abbau (NMD, nonsense mediated mRNA decay), einem konservierten Weg, der mRNA durch vorzeitig eingefügte Stoppcodons abbaut (PTC, premature termination codon), involviert. Dies geschieht durch alternatives Spleißen (AS, alternative splicing). AS Ereignisse haben eine wichtige Rolle in verschiedenen zellulären Prozessen, wie z. B. Zellproliferation, Zelltod und embryonale Entwicklung. Über 90% der humanen Multi Exon Gene werden alternativ gespleißt; weiterhin beeinflussen über 60% der krankheitsverursachenden Mutationen beim Menschen das AS. Es wird angenommen, dass NMD eine Balance zwischen den verschiedenen Isoformen der Gene herstellt und so in biologische Entwicklungsprozesse und in die Gewebehomöostase involviert ist. Unsere Studie zeigt, dass eine Deletion von Smg6 durch eine unterdrückte Differenzierung embryonaler Stammzellen zu einer frühen Embryosterblichkeit führt. Wie Smg6 die Selbsterneuerung, Differenzierung und Entwicklung der Stammzellen reguliert, ist unklar. Zielsetzungen der beantragten Studie: (1) Untersuchung der biologischen Funktion von Smg6; (2) Charakterisierung der Smg6-NMD spezifischen Zielstrukturen in der Regulation der Stammzellerhaltung und differenzierung; (3) Analyse der Funktionen von Smg6 in Stammzellerhaltung und alterung unter Anwendung von in vitro Modellen und dem Tiermodell Maus. Das beantragte Projekt profitiert in besonderer Weise von einer umfassenden Expertise unseres Labores im Bereich der Stammzellforschung am Tiermodell Maus. Um eine funktionelle Analyse von Est1 in der Stammzellerhaltung und differenzierung durchzuführen, sind folgende methodische Lösungsansätze angedacht: (1) Generierung und Charakterisierung von Mäusen, embryonalen Stammzellen und somatischen Zellen mit einem Smg6 Knockout Allel; (2) Gesamt-Transkriptom Shotgun Sequenzierung und PAR-CLIP (Photoactivatable Ribonucleoside Enhanced Crosslinking and Immunoprecipitation) zur Identifizierung Smg6-spezifischer Zielstrukturen; (3) In vitro- und in vivo Differenzierungs Assays; (4) Deletion von Smg6 in spezifischen Stammzell Kompartimenten, z. B. Zentralnervensystem. Diese Studie wird einen umfassenden Beitrag zum Verständnis der Stammzellerhaltung, der Gewebehomöostase, diverser Regenerationsprozesse und dem gesunden Altern leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen