Regulierung der Chromatinorganisation von Arabidopsis durch PDS5A

• Antragsteller: Professor Dr. Chang Liu
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555595095

Eukaryotengenome in Interphasekernen sind in einer nicht zufälligen, hierarchischen Weise organisiert, die mit der Genexpression und anderen biologischen Aktivitäten im Zellkern korreliert. Ein zentrales Strukturelement in der dreidimensionalen (3D) Chromatinorganisation ist die Topologisch Assoziierende Domäne (TAD), die die Bildung unterschiedlicher Chromatin-Kompartimente und spezifischer Chromatin-Interaktionen erleichtert, einschließlich derjenigen zwischen Enhancern und ihren Zielgenen. Während TAD-ähnliche Strukturen in vielen Pflanzenarten weit verbreitet sind, waren sie in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana merkwürdigerweise kaum vorhanden. In unseren jüngsten Forschungsarbeiten haben wir jedoch entdeckt, dass die Arabidopsis pds5a-Mutante auffällige TAD-ähnliche Strukturen bildet; außerdem haben wir festgestellt, dass PDS5A ein Schlüsselfaktor ist, der die Bildung von TAD-ähnlichen Strukturen unterdrückt. Diese Erkenntnisse dienten als Katalysator für den Vorschlag dieses Projekts, das darauf abzielt, die zugrunde liegenden Mechanismen der 3D-Chromatin-Organisation in Pflanzen zu entschlüsseln. Unser Projekt besteht aus drei Teilen: Erstens werden wir die Micro-C-Technologie einsetzen, um die genomischen und epigenomischen Faktoren, die mit der Isolierung des Chromatins und der Bildung weitreichender Chromatinschleifen in der TAD-angereicherten Arabidopsis-Mutante verbunden sind, genau zu identifizieren. Zweitens werden wir verschiedene molekulare Techniken einsetzen, um die Wechselwirkungen zwischen PDS5A und dem Genom zu untersuchen und andere Proteine zu identifizieren, die an diesem Prozess beteiligt sind. Im dritten Teil planen wir, die Bildung von TAD-ähnlichen Strukturen in Arabidopsis über verschiedene Zellzyklusstadien hinweg zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass unsere Forschungsarbeiten nicht nur unser Verständnis erweitern, sondern auch das derzeitige Paradigma der Genomorganisation von Arabidopsis in Frage stellen werden. Damit wird unsere Arbeit an der Spitze der funktionellen Genomik stehen und Einblicke in die Feinheiten der 3D-Organisation des pflanzlichen Chromatins bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen