Marieke Oudelaar wird neue Direktorin am MPI-IE in Freiburg
Die niederländische Wissenschaftlerin erforscht, wie die dreidimensionale Organisation des Genoms die Genaktivität steuert
Marieke Oudelaar ist neue Direktorin am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik (MPI-IE) in Freiburg und wird die neu gegründete Abteilung „Genombiologie" leiten. Mit der Berufung erweitert das Institut sein Profil in der Erforschung der Genregulation um eine zentrale räumliche Dimension. Die Abteilung möchte aufklären, wie die dreidimensionale Faltung der DNA im Zellkern die Aktivität unserer Gene während Zelldifferenzierung und Entwicklung steuert – und welche Konsequenzen Störungen dieser dreidimensionalen Architektur für Erkrankungen wie Krebs haben.
Marieke Oudelaar ist eine international führende Wissenschaftlerin auf dem Gebiet der 3D-Genomorganisation. Sie und ihre Gruppe haben wichtige Beiträge dazu geleistet, zu verstehen, wie weit voneinander entfernte regulatorische Abschnitte auf der DNA im dreidimensionalen Raum des Zellkerns miteinander kommunizieren. Bei diesen regulatorischen DNA-Segmenten handelt es sich um sogenannte Enhancer und Promoter – kurze DNA-Sequenzen, die festlegen, wann, wo und wie stark einzelne Gene abgelesen werden. Während Promoter direkt am Anfang eines Gens sitzen, können Enhancer über hunderttausende Basenpaare entfernt liegen und müssen ihr Zielgen trotzdem zielsicher kontrollieren. Damit diese Regulation gelingt, muss die rund zwei Meter lange DNA einer Zelle so in den winzigen Zellkern gefaltet werden, dass die richtigen Segmente in räumliche Nähe gelangen. Oudelaar und ihr Team möchten verstehen, nach welchen Prinzipien diese gefaltete dreidimensional Struktur entsteht – und wie sie zur exakten Steuerung der Genaktivität beitragen.
Den Faltplan des Genoms entschlüsseln
Um die DNA-Faltungen zu entschlüsseln, nutzt das Labor modernste Chromosome-Conformation-Capture-Techniken (3C). Dabei werden im Zellkern räumlich benachbarte DNA-Abschnitte chemisch miteinander verknüpft und durch DNA-Sequenzierung identifiziert. Anschließend wird am Computer die ursprüngliche 3D-Struktur rekonstruiert. „Es ist wie ein molekulares Origami. Einmal rekonstruiert, erlauben es uns die Daten zu verstehen, welche regulatorischen DNA-Abschnitte miteinander kommunizieren und welche Gene sie kontrollieren,“ sagt Marieke Oudelaar, die vom Göttinger Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften nach Freiburg wechselt. Dort leitete sie seit 2020 eine Forschungsgruppe gefördert durch das Lise-Meitner-Exzellenzprogramm der Max-Planck-Gesellschaft für außergewöhnlich qualifizierte Wissenschaftlerinnen.
Von der Grundlagenforschung zur Medizin
„Eine fundamentale Frage der Biologie lautet, wie ein einziges Genom die bemerkenswerte Vielfalt an Zelltypen hervorbringen kann, aus denen ein vielzelliger Organismus aufgebaut ist“, sagt Oudelaar. Genau dieser Frage will sie in Freiburg weiter nachgehen – und ein zentraler Faktor ist dabei das räumliche Zusammenspiel der regulatorischen Segmente im Genom. Ihr Labor kombiniert dafür hochauflösende Methoden der Genomik und Mikroskopie mit biochemischen Experimenten sowie mit computergestützten Modellen.
Dieses Wissen ist nicht nur für die biologischen Grundlagen relevant, sondern zunehmend auch für Medizin und Diagnostik: Viele Veränderungen im Erbgut, die mit Krebs oder angeborenen Erkrankungen zusammenhängen, betreffen nicht die Gene selbst, sondern die DNA-Schalter, die ihre Aktivität regulieren. Welche regulatorische Region welches Gen reguliert, ist aber oft unbekannt – denn im gefalteten Zellkern liegen beide nicht zwangsläufig nebeneinander. Erst wenn man die dreidimensionale Faltung der DNA im Zellkern kennt, lassen sich diese Zusammenhänge entschlüsseln. Langfristig kann dieses Wissen helfen, neue Wege für Diagnostik und Therapie zu eröffnen.
Über Marieke Oudelaar
Marieke Oudelaar studierte Biomedical Sciences an der Universität Utrecht in den Niederlanden und dem Karolinska-Institut in Stockholm, Schweden. Anschließend ging sie für ihr Promotionsstudium ins Vereinigte Königreich an das Weatherall Institute of Molecular Medicine der University of Oxford, wo sie 2018 promovierte. Sie blieb für weitere zwei Jahre als Junior Research Fellow in Oxford. Im Oktober 2020 wechselte sie als Lise-Meitner-Gruppenleiterin an das Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (heute MPI für Multidisziplinäre Naturwissenschaften) in Göttingen und baute dort die Forschungsgruppe „Genomorganisation und -regulation“ auf. 2026 wurde sie zur Direktorin am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg berufen, wo sie nun die Abteilung „Genombiologie“ leitet.
Ihre wissenschaftlichen Leistungen wurden mit mehreren Auszeichnungen gewürdigt, darunter der Radcliffe Department of Medicine Graduate Prize der University of Oxford im Jahr 2018, der Bayer Early Excellence in Science Award für Biologie im Jahr 2022, die Aufnahme als EMBO Young Investigator im Jahr 2023 sowie ein ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrats im Jahr 2023.
