DFG bewilligt 2,8 Mio. Euro für Projekt zur zellulären Genexpression
Auf einen Blick
Die DFG fördert ein neues Verbundprojekt des Instituts für Molekulare Biowissenschaften mit 2,8 Mio. Euro über vier Jahre.
Im Fokus stehen epigenetische Regulationsmechanismen, die unter Stressbedingungen die Genaktivität steuern.
Das Projekt untersucht erstmals systemisch, wie zellulärer Stress epigenomweite Umprogrammierungen auslöst.
Drei Universitätskliniken sind als assoziierte Partner eingebunden.
Die Ergebnisse könnten neue Ankerpunkte für die Behandlung stressbedingter Erkrankungen liefern.
Epigenetik unter Stress: das Forschungsfeld
Gene können an- oder abgeschaltet werden – ohne Veränderung der DNA-Sequenz selbst. Diese epigenetische Regulation ist entscheidend dafür, wie Zellen auf äußere Reize wie Sauerstoffmangel, Hitze, mechanische Belastung oder toxische Substanzen reagieren. In stressgeplagten Zellen können epigenetische Veränderungen dauerhaft werden und zur Entstehung von Erkrankungen beitragen.
Obwohl der Zusammenhang zwischen zelluleräem Stress und epigenetischer Veränderung seit längerem bekannt ist, fehlt bislang ein systematisches Verständnis darüber, welche epigenetischen Schalter unter welchen Stressbedingungen wie betroffen werden. Genau das soll das neue DFG-Projekt klären.
Forschungsdesign und Methodik
Das Projekt wird von Prof. Dr. Anna Fischer geleitet und kombiniert modernste Single-Cell-Omics-Methoden mit funktionellen Assays und Computermodellen:
Single-Cell ATAC-seq und RNA-seq ermöglichen die gleichzeitige Erfassung von Chromatin-Zugänglichkeit und Genexpression auf der Ebene einzelner Zellen – damit kann die zelluläre Heterogenität von Stressantworten präzise abgebildet werden.
Funktionelle Perturb-seq-Screens testen systematisch, welche epigenetischen Regulatoren (Chromatin-Remodeller, Histon-Modifikatoren) kausal für spezifische Stressantworten verantwortlich sind.
Bioinformatische Modellierung integriert die Daten zu einem Netzwerkmodell der epigenomischen Stressantwort.
Klinische Relevanz und assoziierte Partner
Stressbedingungen spielen in der Pathogenese vieler Erkrankungen eine zentrale Rolle: Herzinsuffizienz (mechanischer Stress), neuropsychiatrische Erkrankungen (chronischer psychosozialer Stress), aber auch Tumorprogression (hypoxischer Stress). Drei Universitätskliniken in Köln, Bonn und Düsseldorf sind als assoziierte Partner eingebunden und stellen anonymisierte Patientenproben für Validierungsstudien bereit.
Das Projekts ist auf Translation ausgelegt: Identifizierte epigenetische Regulatoren, die als therapeutische Zielstrukturen geeignet erscheinen, sollen später in Kooperation mit pharmazeutischen Partnern weiterverfolgt werden.