Die physikalischen und dynamischen Eigenschaften transkriptioneller Mikroumgebungen während der Embryonalentwicklung

• Antragsteller: Dr. Albert Tsai
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426035257

Hauptentwicklungs-Transkriptionsfaktoren bestimmen die Pläne des tierischen Körpers, indem sie die Expression vieler nachgelagerter Zielgene kontrollieren. Neuere Forschungen zeigten, dass Transkription dieser Gene von Bindungsstellen mit geringer Affinität in Mikroumgebungen mit hohen lokalen Transkriptionsfaktorkonzentrationen erfolgt. Wir gezeigten in Drosophila melanogaster Embryonen mit dem Haupt-Transkriptionsfaktor Ultrabithorax (Ubx), dass diese nuklearen Mikroumgebungen sehr dynamisch sind. Wir beabsichtigen, ihre physikalischen und dynamischen Eigenschaften in lebenden Drosophila-Embryonen mit Hilfe der folgenden Ziele zu untersuchen. 1) Um zu verfolgen, wie Enhancer mit Mikroumgebungen interagieren, unabhängig von ihrem Transkriptionszustand, planen wir, bestimmte Stellen in der Nähe von Ubx-regulierten Enhancern in Drosophila für die Bildgebung sowohl bei fixierten als auch bei lebenden Embryonen direkt zu markieren. 2) Wir sahen, dass Ubx und AbdA, zwei Faktoren mit nicht unterscheidbaren Konsensus-Bindungssequenzen, sich im gleichen Zellkern räumlich trennen. Unser Ziel ist es, AbdA und weitere Varianten von Ubx mit verschiedenen Interaktionsdomänen fluoreszierend zu markieren. Eine Werkzeugkiste mit markierten Ubx und AbdA ermöglicht es uns zu beobachten, wie sich diese Proteine dynamisch in ihre jeweilige Mikroumgebung einfügen. 3) Das Chromatin, das das Rückgrat der Mikroumgebung bildet, verändert auch während der Entwicklung seine Konformation. Wir planen, Fliegenlinien mit mehreren markierten Stellen auf dem Chromatin zu erzeugen. Diese Linienbibliothek ermöglicht es uns, die Positionierung und Bewegungsdynamik des Chromatins während der Entwicklung zu messen, um einen allgemeinen Kontext für die Platzierung von Ubx-getriebenen Enhancern zu stellen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieser Vorschlag versucht, strenge biophysikalische Quantifizierung mit der genetischen Werkzeugkiste der Entwicklungsbiologie zu kombinieren, um zu untersuchen, wie die physische Organisation des Zellkernraums die Transkription spezifisch und präzise sowohl in Raum als auch in Zeit regulieren könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen