Lise-Meitner-Gruppe Genomorganisation und -regulation
Eines der größten Rätsel des Lebens ist der Prozess, durch den sich eine einzelne befruchtete Eizelle zu einem komplexen vielzelligen Organismus entwickelt, der Hunderte verschiedener Zelltypen mit unterschiedlichen phänotypischen und funktionellen Eigenschaften umfasst. Diese Vielfalt von Zelltypen ist das Ergebnis spezifischer Genexpressionsprogramme. Diese Programme wiederum hängen von den regulatorischen Elementen des Genoms ab, welche die Aktivitäten von Genen kontrollieren. Zelltypspezifische Enhancer-Elemente aktivieren Genpromotoren und verstärken die Transkriptionsaktivität von Genen. Obwohl Promotoren in der Regel direkt vor ihren Zielgenen liegen, können Enhancer Hunderte von Kilobasen entfernt sein und regulieren nicht unbedingt das nächstgelegene Gen.
Die räumliche Organisation des Genoms im Zellkern ist wichtig für die Kommunikation zwischen Enhancern und Promotoren. Diese regulatorischen Elemente interagieren in dreidimensionalen Chromatinstrukturen, die eine Wechselwirkung zwischen Elementen ermöglichen, die im Genom durch große Abstände voneinander getrennt sind. Die spezifischen Interaktionen zwischen Enhancern und Promotoren sind entscheidend für die präzise Genexpression während der Zelldifferenzierung und Entwicklung. Störungen solcher Interaktionen können verschiedenen angeborenen Erkrankungen und Krebsarten beim Menschen verursachen. Viele grundlegende Abläufe bei der Entstehung und Funktion solcher Interaktionen zwischen regulatorischen Elementen im Transkriptionszyklus sind bisher jedoch unbekannt.
Das Ziel unserer Forschung ist, zu verstehen, wie dreidimensionale Chromatinstrukturen entstehen und wie regulatorische Elemente in diesem Kontext zur Kontrolle der Genexpression beitragen. Zu diesem Zweck entwickeln wir Chromosome Conformation Capture (3C)-Techniken, die wir in Kombination mit anderen genomischen Techniken, genetischen Perturbationen und rechnergestützten Methoden einsetzen. Wir konzentrieren uns dabei auf die Wechselwirkung zwischen Genomorganisation und -regulation während der Zelldifferenzierung bei Säugetieren und darauf, wie Störungen in diesen Prozessen zu Krebs und anderen menschlichen Krankheiten beitragen.
