Erzeugung der genomischen Prägung am PWS-SRO in einem zellulären Modell

• Antragstellerin: Professorin Dr. Laura Steenpaß
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285807807

Geimprintete Gene zeichnen sich durch eltern-spezifische DNA-Methylierung und Genexpression aus. Die DNA-Methylierung erfolgt in einer der elterlichen Keimbahnen an bestimmten Kontrollregionen; diese werden gametische differentiell methylierte Regionen (gDMR) genannt. In Mausmodellen konnte gezeigt werden, dass die Transkription durch solche gDMRs essentiell ist, um an diesen DNA-Methylierung zu etablieren. Wir haben versucht, diese Prozesse in humanen somatischen Zellen zu modellieren. Dazu haben wir einen induzierbaren CMV-Promotor mit einem Testpromotor, unter anderem dem gDMR des Prader-Willi/Angelman-Syndrom-Lokus, in Reihe geschaltet. Die Induktion des CMV-Promotors führte zu einer reproduzierbaren Repression des Testpromoters. Diese Repression war nach Ende der Induktion reversibel und wurde nicht durch DNA-Methylierung stabilisiert. Auch die Überexpression von epigenetischen Faktoren, die für die de novo DNA-Methylierung und deren Erhalt wichtig sind (DNMT3A2, DNMT3L, ZFP57), führte nicht zur DNA-Methylierung. Daher vermuten wir, dass entweder der genomische Kontext eine Rolle spielt oder eventuell weitere, externe Stimuli nötig sind, um die DNA-Methylierung einzuleiten.Diese beiden Faktoren sollen in diesem Projekt in induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) des Menschen getestet werden. Dazu soll der AS-SRO durch einen induzierbaren Promotor ersetzt werden. Der AS-SRO (Angelman syndrome shortest region of overlap) ist ein Promotor, der nur in Eizellen aktiv ist. In Patienten mit Angelman-Syndrom, die eine Deletion im Bereich des AS-SRO aufweisen, fehlt die DNA-Methylierung am gDMR des Prader-Willi/Angelman-Syndrom-Lokus auf dem mütterlichen Chromosom. Daher nehmen wir an, dass es Transkription, die am AS-SRO beginnt und durch den gDMR läuft, ist, die zur DNA-Methylierung am gDMR führt. Diese Hypothese kann in iPSCs, deren AS-SRO durch einen induzierbaren Promotor ersetzt wurde, im normalen genomischen Kontext getestet werden. Zudem bieten iPSCs die Möglichkeit zur Differenzierung in vitro, so dass wir testen können, ob dieser externe Stimulus zur Etablierung der DNA-Methylierung beiträgt. Im weiteren Verlauf kann in diesem System der Einfluss der Transkription auf andere gDMRs untersucht und Faktoren (z.B. Proteine, Differenzierungszustand) identifiziert werden, die die transkriptions-abhängige Etablierung von DNA-Methylierung mit beeinflussen. Damit kann diese Studie zum tieferen Verständnis der Zusammenhänge von de novo DNA-Methylierung, Transkription und zellulärem Potential beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen