Genexpression vernetzt verstehen. Neuer Göttinger Sonderforschungsbereich untersucht, wie Gene das Leben formen.

(umg) Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert ab 1. Januar 2023 einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) unter Leitung der Universitätsmedizin Göttingen (UMG). Der neue SFB 1565 mit dem Titel „Molecular mechanisms and interplay of gene expression processes“/„Molekulare Mechanismen und Vernetzung von Prozessen der Genexpression“ erhält gut 10 Millionen Euro für eine erste Förderperiode von vier Jahren. Sprecher des SFB 1565 ist Prof. Dr. Markus Bohnsack, Direktor des Instituts für Molekularbiologie der UMG. Ziel des SFB 1565 ist es zu verstehen, wie die in den Genen festgelegte Erbinformation in die Proteinzusammensetzung der Zellen übersetzt und damit die charakteristischen Eigenschaften von Zellen bestimmt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt der Forschung darauf, noch nicht verstandene Mechanismen von Genexpressionsprozessen strukturell und funktionell aufzuklären und die Genexpression als interaktives Netzwerk von sich gegenseitig regulierenden Prozessen zu verstehen.

„Unsere Forschungsinitiative verspricht eine noch nie dagewesene Sicht auf die Genexpression als ein dynamisches Netzwerk miteinander verbundener zellulärer Prozesse und damit auch den Weg für die Aufklärung der molekularen Grundlagen vieler damit verbundener Krankheiten zu ebnen“, sagt Prof. Dr. Markus Bohnsack, Sprecher des SFB 1565.

„Ich gratuliere Prof. Bohnsack für den Vorstand der UMG und die Medizinische Fakultät zu diesem herausragenden Erfolg. Die Förderung des neuen Sonderforschungsbereich ‚Molekulare Mechanismen und Vernetzung von Prozessen der Genexpression‘ an der UMG durch die DFG bestätigt die exzellente Qualität der Grundlagenforschung an der UMG und insgesamt am Göttingen Campus. Dies ist ein weiterer wichtiger Erfolg für den Exzellenzprozess am Wissenschaftsstandort Göttingen“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Brück, Vorstand Forschung und Lehre der UMG und Dekan der Medizinischen Fakultät.

Die „Genexpression“ bezeichnet die Bildung der von Genen kodierten Genprodukte, die Proteine oder RNA-Moleküle. Sie bestimmt somit die zelluläre Proteinzusammensetzung und prägt damit die Funktion unserer Zellen. Dabei ist die genaue und effiziente Umwandlung der genetischen Information für alle Aspekte der Zellfunktionen von grundlegender Bedeutung. Störungen der Genexpression haben oft tiefgreifende Auswirkungen auf Zellfunktionen. Die Genexpression muss sorgfältig kontrolliert werden, denn deren Fehlregulation führt zu einer Vielzahl menschlicher Krankheiten, wie zum Beispiel Krebs. Komponenten der Genexpressionsmaschinerie sind daher vielversprechende Ziele für therapeutische Entwicklungen.

Die derzeitigen Konzepte zum Verständnis der Genexpressionsprozesse stützen sich auf eine beträchtliche Menge an strukturellen und funktionellen Daten über die zentralen Multiprotein- und Ribonukleoprotein-Maschinerien. Die verschiedenen Schritte der Genexpression wurden bisher weitgehend als eigenständige Prozesse untersucht. Zunehmend wird jedoch klar, dass die einzelnen Genexpressionsprozesse miteinander wechselwirken und somit in mehrdimensionaler Weise miteinander verknüpft sind. Das Verständnis der Genexpression als ein dynamisches Netz von miteinander verbundenen Prozessen und die Aufklärung von Mechanismen und Regulation der wichtigen Querverbindungen eröffnet einen neuen Forschungszweig, der im Mittelpunkt des neuen Sonderforschungsbereichs 1565 steht.

„Um die Lücken in unserem Verständnis zu schließen, ist es wichtig, eine integrierte Sichtweise zu erreichen“, sagt Prof. Bohnsack. „So wird die Aufdeckung der gegenseitigen Regulierung von Genexpressionsprozessen die Tür öffnen zum Verständnis ihrer Rolle bei der zellulären Differenzierung und bei der Entstehung von Krankheiten.“

Ziel des SFB 1565 ist es somit, die Strukturen, Mechanismen und die Dynamik der Genexpressionsmaschinerien aufzudecken und die entscheidenden Verbindungen zwischen Genexpressionsprozessen zu identifizieren und funktionell zu verstehen. Es sollen darüber hinaus neue Konzepte dafür entwickeln werden, wie die Vernetzung zwischen Genexpressionsprozessen die Regulierung des zellulären Systems ermöglicht.

In dem SFB 1565 arbeiten führende Experten auf den verschiedenen Aspekten der Genexpression in 18 Teilprojekten interdisziplinär zusammen. Beteiligt sind neben der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), die Fakultät für Biologie und Psychologie sowie das III. Physikalische Institut der Universität Göttingen, das Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, das Institut für Organische Chemie der Julius-Maximillians-Universität Würzburg und das Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin.

Zusammenfassung des Forschungsprogramms

Die Genexpression bestimmt die zelluläre Proteinzusammensetzung und prägt damit die Identität und Funktion von Zellen und Organen. Im Sonderforschungsbereich 1565 werden die Wissenschaftler*innen die Strukturen und Funktionen von bisher unverstandenen Schlüsselereignissen während der Genexpression aufklären und weiterhin entschlüsseln, wie die verschiedenen Prozesse in Raum und Zeit und in verschiedenen Genexpressionssystemen koordiniert werden. Über eine systematische Kartierung von Wechselwirkungen sollen entscheidende Verbindungen zwischen den einzelnen Prozessen und damit erstmalig das Netzwerk der gegenseitigen Regulation der Genexpressionsprozesse sichtbar werden. „Dieser Paradigmenwechsel zur Sicht auf die Genexpression als einem dynamischen Netzwerk sich gegenseitig beeinflussender Prozesse ist von zentraler Bedeutung für das Verständnis ihrer Regulierung unter verschiedenen zellulären Bedingungen und ihrer Fehlregulierung bei Krankheiten“, sagt Prof. Dr. Markus Bohnsack, Sprecher des SFB 1565.

WEITERE INFORMATIONEN
Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität
Prof. Dr. Markus Bohnsack
Sprecher des SFB 1565
Institut für Molekularbiologie
Telefon 0551 / 39-5968
markus.bohnsack(at)med.uni-goettingen.de