Entschlüsselung der genetischen Regulationsmechanismen, die zur Diversität hemmender Nervenzellen führen.

• Antragsteller: Dr. Christian Mayer
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Entwicklungsbiologie ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549328218

Das telencephale Säugetiergehirn enthält eine enorme Vielfalt an GABAergen Projektionsneuronen und Interneuronen, die aus einer Keimzone der embryonalen Basalganglien, der Ganglieneminenz, hervorgehen. Wie diese Vielfalt aus einem Pool undifferenzierter Vorläuferzellen entsteht, ist bislang unklar. Viele Risikogene für neurologische Entwicklungsstörungen kodieren Proteine, die wichtige Aspekte der Entwicklung von GABAergen Neuronen regulieren. Daher ist ein besseres Verständnis der Entwicklung dieser Neuronen wichtig, um die Auswirkungen von Genmutationen bei neurologischen Entwicklungsstörungen zu verstehen. Während der Entwicklung trifft jede Zelle eine Reihe von Schicksalsentscheidungen. Daran sind komplexe genregulatorische Netzwerke beteiligt, die aus Transkriptionsfaktoren, Coregulatoren, Enhancern und Promotoren bestehen. Als Ergebnis dieser Interaktionen wechseln Zellen zwischen verschiedenen Zellzuständen, die jeweils durch ein spezifisches Genexpressionsprofil definiert sind. Ziel dieses Forschungsantrags ist es, die genregulatorischen Mechanismen zu untersuchen, die der Bildung der Hauptklassen von GABAergen Vorläuferzellen zugrunde liegen. Der Antrag ist in drei Ziele unterteilt: Ziel 1 ist es, die frühen Stadien der GABAergen Diversifizierung abzubilden und Transkriptionsfaktoren und Coregulatoren vorherzusagen, die an Schicksalsentscheidungen beteiligt sind. Wir werden vorhandene scRNA-seq und scATAC-seq Datensätze aus der Ganglien-Eminenz zusammenführen und modernste Datenanalysewerkzeuge einsetzen, um Entwicklungsverläufe zu rekonstruieren, Gabelungen zu identifizieren und die den Gabelungen zugrundeliegenden genregulatorischen Netzwerke zu entschlüsseln. Ziel 2 ist ein Affinitätsreinigungs-Massenspektrometrie-Experiment zur Identifizierung von Proteinen, die mit ausgewählten genomischen Enhancern in der Ganglieneminenz assoziiert sind. Mit Hilfe von kurzen synthetischen Oligonukleotiden werden wir einen Pull-Down von assoziierten Proteinen aus Kernlysaten verschiedener Zellstadien durchführen. Auf diese Weise können wir die unterschiedliche Zusammensetzung von Transkriptionskomplexen untersuchen, die an wichtigen genomischen Enhancern gebildet werden. Ziel 3 ist es, die funktionelle Rolle von Transkriptionsfaktoren und Kofaktoren bei Entscheidungen über das Zellschicksal zu untersuchen. Wir werden eine CRISPR Perturbation Sequenzierungsmethode anwenden, um Transkriptionsfaktoren und Co-Regulatoren in GABAergen Vorläuferzellen funktionell zu stören. Eine anschließende scRNA-Seq-Analyse wird die Auswirkungen dieser Störungen auf den Entwicklungsverlauf und das Schicksal der Zellen aufklären. Diese Forschung wird dazu beitragen, ein besseres Verständnis der molekularen Prozesse zu erlangen, die über die Entwicklungsschicksale von GABAergen Neuronen entscheiden. Das wird voraussichtlich zu einem tieferen Einblick in neurologische Entwicklungsstörungen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen