Organspezifische DNA-Bindung und Transkriptionsregulation durch floral hom?otische Transkriptionsfaktoren

Transkriptionsfaktoren interagieren mit spezifischen DNA-Sequenzen, um die Expression bestimmter Gene zu kontrollieren, und damit ihre biologischen Funktionen auszuüben. In Pflanzen sind MADS-Dom?nen-Transkriptionsfaktoren wichtige Hauptregulatoren der Blütenentwicklung, indem sie als sogenannte hom?otische Regulatoren wirken. Ihre Rolle besteht darin, die vier Arten von Blütenorganen - Kelchbl?tter, Kronbl?tter, Staubbl?tter und Fruchtbl?tter - zu spezifizieren, welche aus meristematischen Stammzellen entstehen. Hom?otische Regulatoren interagieren miteinander und bilden organspezifische Dimere und h?hergeordnete Proteinkomplexe. Jeder Proteinkomplex besitzt potenziell eine andere DNA-Bindespezifit?t, die abh?ngig ist von den DNA-Bindepr?ferenzen einzelner Dimere, dem bevorzugten Abstand der Bindestellen, Wechselwirkungen mit Nicht-MADS-Cofaktoren sowie der DNA-Struktur. W?hrend wir bereits mittels SELEX-Seq die DNA-Bindespezifit?t einzelner MADS-Dimere analysiert haben, sind die anderen Faktoren noch immer wenig verstanden. Dies ist jedoch entscheidend, um den cis-regulatorischen Code zu verstehen, welcher der Organspezifikation in Pflanzen zugrunde liegt.In diesem Projekt beabsichtige ich, komplexspezifische DNA-Bindestellen von hom?otischen Regulatoren zu charakterisieren. Wir werden den Einfluss des Bindestellen-Abstands auf die DNA-Bindepezifit?t von h?hergeordneten Komplexen mittels DAP-seq analysieren und Proteindom?nen identifizieren, die an der Bestimmung der DNA-Bindespezifit?t beteiligt sind. Wir werden auch die Auswirkungen von Interaktionen mit NonMADS-Cofaktoren auf die Bindestellenselektion und regulatorische Spezifit?t (Aktivierung oder Repression von Zielgenen) untersuchen. Hier werden wir untersuchen, wie Co-Repressoren an einen Teil der Ziel-DNA-Regionen rekrutiert werden und wie verschiedene hom?otische Komplexe diese Rekrutierung beeinflussen. Wir werden eine Kombination von Cofactor-ChIP-seq und genetischen Ans?tzen verwenden. In unserer Analyse werden wir neue Ergebnisse mit verfügbaren ChIP-seq- und Chromatinstruktur-Daten integrieren. Au?erdem werden wir regulatorische Elemente in wichtigen organspezifischen Zielgenen von hom?otischen Regulatoren funktionell charakterisieren. Dazu werden wir die CRISPR-Cas9-Methode für gezielte Mutagenese von DNA-Bindestellen einsetzen und Blütenph?notypen der mutierten Pflanzen untersuchen. Darüber hinaus werden wir detaillierte Expressionsanalysen von neuen Zielgenen durchführen, die in unseren Analysen als Schlüsselziele für die Spezifizierung von Blütenorganen vorhergesagt werden. Zusammenfassend wird dieses Projekt hochmoderne Technologien kombinieren, um den cis-regulatorischen Code zu verstehen, welcher der Spezifikation von Blütenorganen zugrunde liegt. Daher bietet dieses Projekt eine konzeptionelle Basis für die Bestimmung der genomischen Grundlage der Zelltyp-Spezifikation ausgehend von pflanzlichen Stammzellen, unter Verwendung der Blütenentwicklung als Modellsystem.