Chromatindynamik
Die Genexpression ist einer der fundamentalsten Prozesse in unseren Zellen, bei der die DNA in RNA umgeschrieben und dann in Proteine übersetzt wird. Fehlregulationen in der Genexpression führen häufig zu schweren Krankheiten wie Krebs. Im ersten Schritt der Genexpression muss unser Erbgut zugänglich gemacht werden. Doch unser Genom ist verpackt und geschützt durch Nukleosomen. Nukleosomen bestehen aus 147 Basenpaaren DNA, die um acht Histonproteine gewickelt und durch kurze, 20 bis 30 Basenpaar lange DNA-Stücke verbunden sind. Die Gesamtheit der Nukleosomen bildet das Chromatin in unserem Zellkern.
Nukleosomen bedecken 75 bis 80 Prozent unseres Genoms und blockieren so häufig den Zugang zu Promotersequenzen. Um ein Gen zu transkribieren muss die Transkriptionsmaschinerie jedoch erst den Promoter binden, der dafür frei von Nukleosomen sein muss. Daher positioniert oder entfernt eine Gruppe von SNF2-Typ-Helikasen Nukleosomen unter Verbrauch von ATP. Diese sogenannten ATP-abhängigen Chromatin-Remodeler sind häufig große Multiproteinkomplexe, die mit Transkriptionsfaktoren oder epigenetischen Modifizierungen interagieren, um lokal aktiv zu werden. Die molekularen Details dieser Interaktionen sind jedoch häufig ungeklärt.
Das Ziel unserer Forschung ist es, die molekularen Funktionen und Interaktionsnetzwerke von Chromatin-Remodelern zu entschlüsseln. Dabei nutzen wir einen komplexen Rekonstitutionsansatz, in dem Chromatin genomweit mit aufgereinigten Proteinen nachgebildet wird. Dadurch können wir die Aktivität der Chromatin-Remodeler und seiner Interaktionspartner in einer komplexen aber kontrollierten Chromatinumgebung studieren. Als Analysemethode nutzen wir Next Generation Sequencing-Techniken, um die genauen Nukleosomen-Positionen oder die spezifischen, epigenetischen Remodeler-Nukleosom-Interaktionen zu kartieren. Mit diesem innovativen Ansatz hoffen wir, die Rolle von Chromatin-Remodelern in der Genregulation und Krebsentstehung besser verstehen zu können.
