Projektbeschreibung
Grundlegende Mechanismen der Chromosomenreplikation
Die getreue Vervielfältigung und Weitergabe genetischer und epigenetischer Informationen in lebenden Zellen wird von großen makromolekularen Komplexen, den sogenannten Replisomen, durchgeführt, die die enzymatischen Vorgänge bei der Chromosomenvervielfältigung koordinieren. Das EU-finanzierte Projekt REPLISOMEBYPASS zielt darauf ab, einen bildgebenden Ansatz auf Einzelmolekülbasis auszuarbeiten, um die Mechanismen zu untersuchen, mit denen Replisomen bei Kollisionen mit Hindernissen auf dem Chromosom ihre Effizienz und Koordination aufrechterhalten. Das Projekt stützt sich auf ein kürzlich entwickeltes mehrdimensionales Einzelmolekül-Bildgebungsverfahren zur Echtzeitvisualisierung der Koordination während der Replikation. Ziel ist es, die Folgen von Replisom-Kollisionen und die Mechanismen zu verstehen, mit denen der Kollaps der Replikationsgabel zu umgehen oder auszulösen ist. Die Arbeiten im Rahmen des Projekts werden den molekularen Ursprung der Chromosomenschäden aufdecken, die vielen Erkrankungen zugrundeliegen.
Ziel
Faithful duplication and transmission of genetic and epigenetic information is the most vital cellular
function for the preservation and proliferation of life. In cells, this process is conducted by large
macromolecular complexes, known as replisomes, that coordinate the sequence of enzymatic events
during chromosome duplication. While recently developed single-molecule techniques promise
unprecedented access to the complex inner workings of these sophisticated machines, most studies
conducted have focused on individual factors, operating on non-physiological substrates, which has
provided an incomplete molecular picture.
My recent development of a multidimensional, single-molecule imaging approach that allows
for real-time visualisation of coordination during replication represents a significant breakthrough
in our ability to study macromolecular machines in vitro. Building on this success, here I describe
single-molecule imaging approaches to address one of the long-standing questions in chromosome
biology: How do replisomes maintain efficiency and coordination during collisions with obstacles
on the chromosome?
Our objective is to develop a complete molecular understanding of the consequences of
replisome collisions and the underlying mechanisms that allow for bypass or trigger replication fork
collapse. We will begin this long-term research effort by addressing several issues fundamental to
chromosome replication: How does replisome coordination and composition change during
encounters with topological barriers in chromosomes? What are the dynamic events that underlie
nucleosome disassembly by histone chaperones during replication? How does the eukaryotic
replisome collaborate with histone chaperones to ensure faithful inheritance of epigenetic
information encoded on histones?
These studies will provide a framework for understanding the dynamics of replisome collisions
and the molecular origin of chromosome damage underlying many diseases.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
80539 Munchen
Deutschland