Analyse der strukturellen und funktionellen Zusammenarbeit zwischen cis-Elementen in 3D-Chromatinstrukturen

• Antragstellerin: Dr. A. Marieke Oudelaar
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507778679

Die Genexpressionsprogramme während der Entwicklung mehrzelliger Organismen werden durch sogenannte cis-Elemente des Genoms präzise reguliert. Wichtige cis-Elemente sind Genpromotoren, Enhancer und Boundary-Elemente. Bei Säugetieren können diese Elemente weit entfernt voneinander auf der DNA liegen. Um die Genexpression zu aktivieren, wird durch das Falten der DNA eine räumliche Nähe zwischen Genpromotoren und Enhancer innerhalb von 3D-Genomstrukturen geschaffen, deren Bildung von den Boundary-Elementen eingegrenzt wird. Viele Gene von Säugetieren werden durch mehrere Enhancer kontrolliert. Es ist jedoch nicht klar, wie diese Elemente strukturell und funktionell mit anderen cis-Elementen zusammenarbeiten, um die Genexpression zu regulieren. Ziel dieses Projekts ist es zu untersuchen, wann und wie 3D-Genomstrukturen während der zellulären Differenzierung gebildet werden, wie mehrere cis-Elemente innerhalb dieser Strukturen interagieren und wie dies mit der Genexpression zusammenhängt. Hierzu werden wir eine sogenannte Chromosome Conformation Capture-Technik ("Tri-C") verwenden. Diese Technik haben wir entwickelt, um hochauflösende Analysen von räumlichen Interaktionen zu ermöglichen, die zwischen mehreren cis-Elementen in genomischen Regionen gebildet werden. Dank dieser Technik können wir die Bildung von 3D-Genomstrukturen während der zellulären Differenzierung mit hohem Durchsatz analysieren. Darüber hinaus können wir Enhancer und Boundary-Elemente in repräsentativen 3D-Strukturen genetisch “herausschneiden“ und ihr funktionelles Zusammenspiel bei der Regulation der Genexpression und der Bildung von Genomstrukturen detailliert untersuchen. Unsere geplanten Analysen der strukturellen und funktionellen Eigenschaften von cis-Elementen mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung hat das Potential signifikant zu unserem Verständnis der komplexen Wechselwirkung zwischen Genomstruktur und -funktion beizutragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2202: 3-D-Genomarchitektur in Entwicklung und Krankheit