Projektbeschreibung
Einblick in das epigenetische Profil von Motoneuron-Erkrankungen
Motoneuron-Erkrankungen wie spinale Muskelatrophie und amyotrophe Lateralsklerose werden einer Gruppe schwerer Erkrankungen zugerechnet, die zur Degeneration der Motoneuronen führen. Neuen Erkenntnissen zufolge könnte die Ausprägung der Erkrankung durch epigenetische Faktoren, vor allem durch DNA-Methylierung, beeinflusst werden. So soll das EU-finanzierte Projekt MANTIS nun den für Motoneuron-Erkrankungen ursächlichen epigenetischen Mechanismus enthüllen. Mit neuesten Verfahren wie Sequenzierungstechniken der nächsten Generation, Einzelzell-Massenzytometrie und patienteneigenen induzierten pluripotenten Stammzellen untersucht es die Rolle von TET-Enzymen (ten-eleven translocation). Bei der DNA-Methylierung regulieren TET-Enzyme die Hydroxymethylierung an der 5-Position des Cytosins (5hmC) und fördern so die Genexpression. Ebenfalls untersucht werden soll das therapeutische Potenzial der Demethylierung, um das epigenetische Profil und die gestörte Genexpression zu korrigieren.
Ziel
Motor neuron disorders (MND) are a spectrum of devastating diseases caused by motor neuron (MN) cell death. Recent findings revealed that DNA methylation is a hallmark of MN cell death. However, the cause and affected mechanisms leading to methylation increase remain mostly unknown, therefore limiting the design of therapeutic intervention. The discovery of a novel DNA modification has provided a paradigm shift in the understanding of DNA methylation and demethylation regulatory network. In fact, methylated cytosines (5mC) can be converted to hydroxymethylated cytosines (5hmC) by Ten-eleven-translocation (TET) enzyme family. 5hmC is found to be stably present in DNA and to influence gene expression as an epigenetic mark independent of 5mC. My preliminary experiments showed that MN death in a severe mouse model of Spinal Muscular Atrophy (SMA) is correlated to a genome-wide increase in 5mC levels and loss of 5hmC. This research proposal therefore aims to define the role of 5hmC and the TET family of enzymes in controlling MN pathophysiology. To address the common role of DNA demethylation loss in MND, I will investigate the methylation mechanism in SMA and another MND- Amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The specific aims of this project are to (1) define the exact profile of 5mC and 5hmC in regulating gene expression in SMA and ALS via a genome-wide reduced representation sequencing; (2) test whether TETs interact with the Survival of Motor Neuron (SMN1) protein that is responsible for MNs cell death in SMA; (3) establish the therapeutic potential of a locus-specific demethylation in promoting restoration of the diseased epigenetic profile using the Crispr/Cas9 technology. These studies will greatly advance the understanding of the epigenetic regulation of MN cell death by 5hmC and TET proteins, and will set the stage for testing the therapeutic potential of these novel regulators in MNs disorders.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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