Prof. Dr. Joachim Griesenbeck
Universität Regensburg
Fakultät für Biologie - Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie

Prof. Dr. Hinrich Boeger
University of California, Santa Cruz
Molecular Cell & Developmental Biology

Die kontrollierte Expression des Genoms ist eine Grundvoraussetzung für das koordinierte Zusammenspiel der zellulären Stoffwechselwege. In der eukaryotischen Zelle geschieht die Transkriptionsregulierung im Kontext einer komplexen Nukleoproteinstruktur, dem Chromatin. Eine attraktive Hypothese ist die Vorstellung, dass die Zelle durch Etablierung spezifischer Chromatinzustände – als epigenetische Kontrollinstanz - den Zugang zur genetischen Information reguliert.

Im Fokus unserer Forschungsinteressen steht der Promotor des PHO5 Genes aus S. cerevisiae, dessen Chromatin im Zuge der Genaktivierung eine dramatische strukturelle Veränderungen erfährt. In einer vorangegangenen Studie konnten wir ein mathematisches Modell entwickeln, welches den beobachteten Chromatinübergang beschreibt. Aus diesem Modell ergeben sich Prognosen über den dem Phänomen zugrundeliegenden Mechanismus: (i) der Zustand des aktivierten PHO5 Promotors resultiert aus einem dynamischen Gleichgewicht zwischen Chromatinassemblierung und –disassemblierungsreaktionen (ii) der Erhalt mindestens einer Chromatinuntereinheit auf jedem aktivierten Promotor ist eine Notwendigkeit für den Remodellierungsprozess. Diese Voraussagen sollen experimentell überprüft werden.

Abschlussbericht:

Im Zuge der Föderung durch BaCaTeC Mittel konnten im Rahmen des Projektes "Molekulare Mechanismen der Genaktivierung: Charakterisierung von Chromatinübergängen am Beispiel des PHO5 Promoters aus Hefe" bedeutende Fortschritte verzeichnet werden. Die Ergebnisse unserer Analysen zur Entwicklung einer mathematischen Beschreibung, des Chromatinüberganges am PHO5 Promoter während der transkriptionellen Aktivierung, konnten kürzlich in einer hochrangigen internationalen Fachzeitschrift publiziert werden (Boeger et al., 2008). Außerdem wurden Projekte initiiert, die die aus dem Modell resultierenden Hypothesen experimentell testen.

Im Förderungszeitraum gaben jeweils zwei zweiwöchige Aufenthalte (im Herbst 2007 und Frühjahr 2008) von Wissenschaftlern aus Deutschland in Kalifornien zum theoretischen und methodischen Austausch Gelegenheit. Außerdem wurden während eines mehrtägigen Besuches von amerikanischen Wissenschaftlern im Juni 2008 der status quo sowie das weiter Prozedere festgelegt. Die während dieser Austausche erzielten experimentellen und konzeptionellen Ergebnisse bilden nun die Basis für weiterführende Projekte.

Boeger, H., Griesenbeck, J., and Kornberg, R. D. (2008). Nucleosome retention and the stochastic nature of promoter chromatin remodeling for transcription. Cell 133, 716-726.