Epigenetik
Epigenetik umfasst reversible Modifikationen der DNA (Methylierung der Base Cytidin) und der chromosomenassoziierten Proteine (Histone). Diese sog. epigenetischen Veränderungen können zur Inaktivierung der betroffenen Chromosomenabschnitte führen. Diese epigenetische Art der Generegulation dient in der Regel der Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen (Temperatur, Licht, Nahrung). Obwohl epigenetische Veränderungen nach Beendigung einer Stresssituation meist wieder zurückgesetzt werden, können sie mitunter auch an die nächsten Generationen vererbt werden.
Wie bei der RNA-Interferenz (RNAi) spielt in Pflanzen doppelsträngige RNA (dsRNA) bei der Etablierung neuer epigenetischer Merkmale eine Schlüsselrolle. Darüber hinaus weisen Mutationen, die einen defekten RNAi Mechanismus zur Folge haben, epigenetische Anomalien auf. Es besteht demnach ein direkter Zusammenhang zwischen der RNAi und epigenetischen Veränderungen. Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts "RNA-vermittelte Genregulation" versuchen wir mit genetischen und biochemischen Ansätzen die Wechselwirkungen zwischen der RNAi und epigenetischen Vorgängen aufzuklären.
Laufende Projekte
Charakterisierung des RNA-dirigierten DNA-Methylierung Mechanismus
Hausprojekt als Anschlussprojekt zum DFG-Projekt Wa1019/8–1, am 31.12.2014 beendet
In Pflanzen können genomische DNA Regionen mit Hilfe der RNA-dirigierten DNA Methylierung (RdDM) de novo methyliert werden (Wassenegger et al., 1994). Während dieses Prozesses wird die de novo Methylierungsmaschinerie durch doppelsträngige RNA- (dsRNA-) Moleküle (Trigger/Auslöser) zu homologer DNA (Target/Ziel) geführt. In Regionen, die zu der dsRNA homolog sind, werden Cytosine (C) in allen Sequenzvarianten (CG, CHG und CHH; G = Guanin; H = Adenin, Thymin oder Cytosin) methyliert (Pélissier et al., 1999). Es wird angenommen, dass 24 Nukleotid lange small interfering RNAs (24-nt siRNAs) die Methylierungsmaschinerie zu den Zielsequenzen dirigieren. Unsere bisherigen Arbeiten weisen allerdings darauf hin, dass längere dsRNA-Moleküle diese Aufgabe übernehmen (Dalakouras und Wassenegger, 2013; Dalakouras ,et al., 2016) (Abb. 1).