Funktionelle Organisation des Kernes durch LEM Proteine

Lamine und Lamin-assoziierte Proteine sind wichtige strukturelle Komponenten des Zellkernes eukaryontischer Zellen, die an vielen wichtigen Prozessen, wie Chromatinorganisation, DNA-Replikation und Genexpression beteiligt sind, aber die molekularen Mechanismen sind noch weitgehend unbekannt. A-Typ Lamine werden nur in differenzierten Zellen exprimiert, und Mutationen im Lamin A Gen führen zu unterschiedlichen Krankheiten, wie Muskeldystrophie oder vorzeitiges Altern (Progeria). Man nimmt an, dass die Krankheits-relevanten Mutationen in Lamin A die Interaktionen mit spezifischen Bindungspartnern, wie LEM-Proteinen strukturell und funktionell beeinflussen. Die LEM-Proteine bilden eine Proteinfamilie, charakterisiert durch ein LEM Sequenzmotif, das die Interaktion mit Chromatin vermittelt. Man nimmt an, dass LEM-Proteine an der funktionellen Organisation des Chromatins bei der Differenzierung beteiligt sind. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, zwei LEM Proteine (LAP2alpha und LEM2), die wir als Lamin A Bindungspartner identifiziert haben, im Hinblick auf Krankheits- relevante Funktionen zu untersuchen. In den letzten Jahren haben wir ein Mausmodell entwickelt, in dem wir das LAP2alpha Gen deletiert haben. Wir werden nun LAP2alpha defiziente Zellkulturmodelle herstellen und die Folgen der LAP2alpha Deletion für die dynamische Organisation von Lamin A, von Kernhüllen, und von Chromatin, sowie für die Genexpression während der Zellteilung und Zelldifferenzierung (z.B. Muskeldifferenzierung) studieren. Wir planen auch die Interaktion von LAP2alpha mit neuen Bindungspartnern am Chromatin zu untersuchen und werden bereits hergestellte mutierte LAP2alpha Formen, die eine deregulierte Assoziation mit Chromatin zeigen, in diesen Zellkulturmodellen funktionell analysieren. Weiters planen wir die Hypothese zu testen, dass Krankheits-relevante Mutationen in Lamin A, LAP2alpha sowohl strukturell als auch funktionell beeinflussen. Zuletzt planen wir auch ein neu identifiziertes LEM Protein, LEM2, hinsichtlich seiner möglichen funktionellen Redundanz mit LAP2alpha zu untersuchen. Wir werden nach erster molekularer Charaktersierung des Proteins dessen Expression mittels "RNA interference" Technologie inhibieren und den zellulären Phänotyp von LAP2alpha- und LEM2-defizienten Zellen untersuchen. Von diesem Projekt erwarten wir uns neue Erkenntnisse über die molekularen Funktionen von LEM-Proteinen in Verbindung mit Lamin A, sowie ein besseres Verständnis der molekularen Ursachen der durch Lamin A Mutationen hervorgerufenen menschlichen Krankheiten.

Lamine und Lamin-assoziierte Proteine sind wichtige strukturelle Komponenten des Zellkernes eukaryontischer Zellen, die an vielen wichtigen Prozessen, wie Chromatinorganisation, DNA-Replikation und Genexpression beteiligt sind, aber die molekularen Mechanismen sind noch weitgehend unbekannt. A-Typ Lamine werden nur in differenzierten Zellen exprimiert, und Mutationen im Lamin A Gen führen zu unterschiedlichen Krankheiten, wie Muskeldystrophie oder vorzeitiges Altern (Progeria). Man nimmt an, dass die Krankheits-relevanten Mutationen in Lamin A die Interaktionen mit spezifischen Bindungspartnern, wie LEM-Proteinen strukturell und funktionell beeinflussen. Die LEM-Proteine bilden eine Proteinfamilie, charakterisiert durch ein LEM Sequenzmotif, das die Interaktion mit Chromatin vermittelt. Man nimmt an, dass LEM-Proteine an der funktionellen Organisation des Chromatins bei der Differenzierung beteiligt sind. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, zwei LEM Proteine (LAP2alpha und LEM2), die wir als Lamin A Bindungspartner identifiziert haben, im Hinblick auf Krankheits- relevante Funktionen zu untersuchen. In den letzten Jahren haben wir ein Mausmodell entwickelt, in dem wir das LAP2alpha Gen deletiert haben. Wir werden nun LAP2alpha defiziente Zellkulturmodelle herstellen und die Folgen der LAP2alpha Deletion für die dynamische Organisation von Lamin A, von Kernhüllen, und von Chromatin, sowie für die Genexpression während der Zellteilung und Zelldifferenzierung (z.B. Muskeldifferenzierung) studieren. Wir planen auch die Interaktion von LAP2alpha mit neuen Bindungspartnern am Chromatin zu untersuchen und werden bereits hergestellte mutierte LAP2alpha Formen, die eine deregulierte Assoziation mit Chromatin zeigen, in diesen Zellkulturmodellen funktionell analysieren. Weiters planen wir die Hypothese zu testen, dass Krankheits-relevante Mutationen in Lamin A, LAP2alpha sowohl strukturell als auch funktionell beeinflussen. Zuletzt planen wir auch ein neu identifiziertes LEM Protein, LEM2, hinsichtlich seiner möglichen funktionellen Redundanz mit LAP2alpha zu untersuchen. Wir werden nach erster molekularer Charaktersierung des Proteins dessen Expression mittels "RNA interference" Technologie inhibieren und den zellulären Phänotyp von LAP2alpha- und LEM2-defizienten Zellen untersuchen. Von diesem Projekt erwarten wir uns neue Erkenntnisse über die molekularen Funktionen von LEM-Proteinen in Verbindung mit Lamin A, sowie ein besseres Verständnis der molekularen Ursachen der durch Lamin A Mutationen hervorgerufenen menschlichen Krankheiten.