SPP 2202:
3-D-Genomarchitektur in Entwicklung und Krankheit
Fachliche Zuordnung
Biologie
Medizin
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402733153
Eukaryotische Genome kodieren die Informationen, die sowohl allgemeine als auch spezifische Eigenschaften jedes Zelltyps definieren. Die lineare DNA-Sequenz allein kann jedoch häufig keine Zellfunktionen und phänotypischen Ergebnisse vorhersagen. Tatsächlich wird die genomische Information durch eine Reihe zusätzlicher Ebenen der Kontrolle der Genexpression modifiziert und reguliert. Eine davon, die 3D-Faltung von Chromosomen, wurde kürzlich als eine solche kritische Schicht identifiziert. Die 3D-Chromosomenfaltung wird durch die Bindung von Transkriptionsfaktoren sowie über epigenetische Mechanismen und biophysikalische Kräfte etabliert, die in konzertierter Weise wirken, um die Genexpression regulieren. Daher ermöglicht uns die Untersuchung der Prinzipien der 3D-Chromatinfaltung, ihren Beitrag zur Genregulation während der Entwicklung und Krankheit aufzudecken. Das primäre Ziel dieses SPPs ist die Analyse der Struktur-Funktions-Beziehung der Genome höherer Metazoen mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung in Studiensystemen, die für die Integrität, Entwicklung und Krankheit des Genoms relevant sind. Abgesehen von dem offensichtlichen Ziel, eine kritische Masse von deutsch-akademischen Gruppen zusammenzubringen, die sich mit dieser Forschungsrichtung befassen, streben wir auch danach, Projekte in diesem SPP zu beherbergen, die funktionelle und mechanistische In-vitro- und In-vivo-Studien an Modellorganismen und menschlichen Proben durchführen können unser Verständnis darüber vertiefen, wie die Genomarchitektur der Zell- und Gewebephysiologie zugrunde liegt. Alle Projekte sollten einen klaren und substanziellen Fokus auf Mechanismen und Kräfte haben, die die 3D-Chromatinfaltung und ihre Rolle bei der Genregulation antreiben oder aufrechterhalten. Eine Kombination aus fortschrittlichen molekularen Methoden, superauflösender und/oder Live-Cell-Bildgebung, präziser genetischer Bearbeitung und neuartigen Computerwerkzeugen ist vorgesehen. Daher sollten Projekte in dieser 2. SPP-Förderperiode: (i) neuartige Technologien entwickeln und anwenden, die die räumliche Chromatinkonformation, auch in Verbindung mit anderen genomischen Merkmalen, erfassen, auflösen und verfolgen können Merkmale der genomischen Architektur im Zellkern; (ii) die funktionellen Auswirkungen der 3D-Chromatinfaltung auf die Genexpression oder Genomintegrität in vitro und in vivo während der Zelldifferenzierung zu analysieren; (iii) kausale Verknüpfung der 3D-Chromatinfaltung mit der Krankheitsätiologie durch präzise Genom-Editing und Krankheitsmodelle; (iv) Entwicklung und Anwendung neuartiger Computeransätze, die es uns ermöglichen, die Endeffekte und Dynamiken der 3D-Genomorganisation zu integrieren, quantitativ zu modellieren und zu visualisieren. Am Ende streben wir danach, dass das Konsortium neue Erkenntnisse generiert, die uns der Definition eines sparsamen Satzes von Regeln näher bringen, die die Struktur-Funktions-Beziehung eukaryotischer Chromosomen erklären.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Projekte
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3D-Restrukturierung des Xist-Locus während der Initiation von X-Chromosomen-Inaktivierung
(Antragstellerin
Schulz, Edda
)
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Aktivitäts-abhängige Genexpression in männlichen und weiblichen Neuronen: 3D Genomarchitektur, Transkription und Chromatinmechanismen
(Antragstellerin
Heard, Ph.D., Edith
)
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Algorithmen für die Inferenz haplotypspezifischer Chromatinkontaktpunkte in Krebs mittels Genome Architecture Mapping
(Antragsteller
Schwarz, Roland
)
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Analyse der strukturellen und funktionellen Zusammenarbeit zwischen cis-Elementen in 3D-Chromatinstrukturen
(Antragstellerin
Oudelaar, A. Marieke
)
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Bewertung der funktionellen Rolle von Kohäsin und Transkription bei der Genomtopologie während der Embryogenese von Drosophila
(Antragstellerin
Furlong, Ph.D., Eileen E. M.
)
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Charakerisierung und funktionelle Analyse loopender und nicht-loopender Enhancer
(Antragsteller
Ibrahim, Daniel Murad
)
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Deregulierung der 3D-Genomstruktur in Modellen für Gedächtnis- und Lernstörungen
(Antragstellerin
Pombo, Ph.D., Ana
)
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Einzelmolekülmikroskopie von Architekturproteinen während der Entwicklung von Zebrafischembryonen
(Antragsteller
Gebhardt, Christof
)
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Endogene Retroviren in der Genomorganisation während der frühen Embryogenese
(Antragsteller
Hnisz, Ph.D., Denes
)
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Entschlüsselung der Funktion der räumlichen Organisation des Heterochromatins bei der Reaktion auf Umwelteinflüsse in der frühen Lebensphase in C. elegans
(Antragstellerin
Cabianca, Ph.D., Daphne Selvaggia
)
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Entschlüsselung der Funktion von Nuclear Speckles in 3D-Genomarchitektur
(Antragstellerin
Aktas, Ph.D., Tugce
)
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Erfassung des Zusammenspiels zwischen Transkription und Cohesin-regulierter "Loop-Extrusion" auf Einzelmolekül-Niveau
(Antragstellerin
Kim, Ph.D., Eugene
)
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Erforschung des Beitrags von RNA-Polymerasen zur 3D-Genomarchitektur von Säugetieren
(Antragsteller
Papantonis, Argyris
)
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Evolution der Genomtopologie: Die molekularen Mechanismen von CTCF in verschiedenen Taxa
(Antragsteller
Lupiáñez García, Ph.D., Darío Jesús
;
Zinzen, Robert Patrick
)
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Funktionale Charakterisierung und Heterogenität von DLBCL und AML 3D Genomen
(Antragsteller
Vaquerizas, Juan M.
)
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Funktionelle Organisation koregulierter und durch TNFα oder TGFβ aktivierter RNA-Polymerase II Zellkern-Subkompartimenten
(Antragsteller
Rippe, Karsten
)
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Genomstrukturierung durch phasengetrennte transkriptionelle Kondensaten
(Antragsteller
Hnisz, Ph.D., Denes
)
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Koordination und Funktion der Kernlamina und der Kernporen-Kompartimentierung in der Genomorganisation während der frühen Mausentwicklung
(Antragstellerin
Torres-Padilla, Maria Elena
)
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Koordinationsfonds
(Antragsteller
Papantonis, Argyris
)
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Koordinationsprojekt für das Schwerpunktprogramm "Spatial Genome Architecture in Development and Disease"
(Antragsteller
Mundlos, Stefan
)
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Mechanismen der 3D Chromatin Reorganisation während der direkten Reprogrammierung von Gliazellen in Neurone
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Bonev, Ph.D., Boyan
;
Götz, Magdalena
)
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Mikroskopische Vermessung des Genoms während der Stammzelldifferenzierung
(Antragsteller
Harz, Hartmann
;
Leonhardt, Heinrich
)
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Modellierung der embryonalen Entstehung von Neuroblastomen durch die Aktivierung von chromosomalen 3D-Enhancer-Interaktionen und genetischer Instabilität
(Antragsteller
Herrmann, Carl
;
Westermann, Frank
)
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Modifikation der 3D Genomarchitektur und Genexpression am Fgf8 Lokus durch Transposons und strukturelle Varianten
(Antragsteller
Mundlos, Stefan
)
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Nukleare Landschaft der HIV-1-Integration in Mikroglia: - unerkundete HIV-1-Reservoirs
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Herrmann, Carl
;
Lusic, Ph.D., Marina
)
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Positionseffekte im 3D-Genom als Ursache für neurologische Entwicklungsstörungen
(Antragsteller
Spielmann, Malte
)
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Regulation der Säugetierzell-Genomarchitektur und Mobilität
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Cardoso, Maria Cristina
;
Rohr, Karl
)
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Räumliche Struktur transkribierter Gene in Säugerzellen
(Antragstellerin
Solovei, Ph.D., Irina
)
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TADs sind konservierte regulatorische Einheiten der Wirbeltierherzentwicklung
(Antragsteller
Ibrahim, Daniel Murad
)
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Untersuchung der Bedeutung von Chromosomen- und Genomstruktur in der Entstehung von chromosomaler Instabilität und Leukämie-auslösenden Translokationenlocations.
(Antragsteller
Roukos, Vassilis
)
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Visualisierung der Nanoskala 3D-Genomarchitektur und des Transkriptionsstatus während der Spezifikation des Zellschicksals im frühen Mausembryo
(Antragsteller
Ellenberg, Jan
)
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Von Fasern zum See von Nukleosomen: Computer-Simulationen der Regulation der räumlichen Struktur von Mbp Chromatin-Domänen im Zellkern
(Antragsteller
Wedemann, Gero
)
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Von Proteinen des Kernporenkomplexes gesteuerte 3D-Kernarchitektur in der neuronalen Entwicklung und bei Krankheiten
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Poetsch, Anna
;
Toda, Ph.D., Tomohisa
)
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Wie wirken sich Veränderungen der räumlichen Chromatinorganisation auf die Genexpression in akuter myeloischer Leukämie mit Cohesinmutationen aus?
(Antragstellerin
Gebhard, Ph.D., Claudia
)
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Zelltyp-spezifische 3D Genomstruktur in heterogenen Zellpopulation im Gehirn
(Antragstellerin
Pombo, Ph.D., Ana
)