Labor Juliane Glaser

Transposons in der Entwicklung von Säugetieren

Unser Labor befasst sich mit den epigenetischen Mechanismen, die die Embryonalentwicklung von Säugetieren steuern. Unser Hauptaugenmerk liegt auf transponierbaren Elementen (TEs) und darauf, wie diese genetischen Parasiten sowohl zu pathologischen als auch zu gesunden Entwicklungsphänotypen beitragen.

Etwa die Hälfte des menschlichen Genoms besteht aus transponierbaren Elementen (TEs). Viele davon sind als cis-regulatorische Elemente, nicht-kodierende RNAs oder Proteinprodukte in die Zellsteuerung eingebunden und regeln physiologische Funktionen. Aufgrund ihrer Mobilität können TEs jedoch auch die Ursache für insertionsbedingte Mutationen sein, die die Genexpression und zelluläre Prozesse beeinflussen. Epigenetische Mechanismen können diese Aktivitäten auch stilllegen und schützen das Genom vor schädlichen Effekten. Das Ziel des Labors besteht darin, die Zusammenhänge zwischen Variation im Epigenom der TEs und molekularen sowie morphologischen Phänotypen während der Embryonalentwicklung zu erforschen.

Mission

Wir sind fasziniert von den Mechanismen, mit denen transponierbare Elemente (TEs) die Genregulation beeinflussen und den Zellzustand steuern. Bislang ist wenig darüber bekannt, wie dieses Zusammenspiel die Zelldifferenzierung und Organogenese während der Säugetierentwicklung beeinflusst. Mithilfe von In-vitro- und In-vivo-Mausmodellen erforschen wir die genetischen und morphogenetischen Prozesse, die durch die Insertion von TEs während der Embryonalentwicklung gesteuert werden.

Ziele

Unser Labor verfolgt folgende Ziele, um zu entschlüsseln, wie TEs zur Bildung von Säugetierembryonen beitragen:

• Charakterisierung neuer Mechanismen, durch die die epigenetische De-Repression von TEs zu angeborenen Erkrankungen führt.
• Untersuchung der Rolle von TEs während der Zelllinienfestlegung und Gewebemodellierung.
• Entschlüsselung, wie die zellspezifische Expression von TEs im Embryo durch genomische Regulation und das Genregulatorische Netzwerk beeinflusst wird.
• Entwicklung neuer Werkzeuge, um systematisch die Auswirkungen der TE-Insertion auf die Entwicklung von Zelltypen und die Genregulation zu testen.

Ansatz

Unser Hauptansatz basiert auf der Genom-Editierung in embryonalen Stammzellen der Maus und der Erzeugung transgener Mausmodelle, gefolgt von der molekularen und morphologischen Analyse von Entwicklungsphänotypen. Wir verwenden die CRISPR/Cas9-Technologie, um gezielte Stammzell- und In-vivo-Mausmodelle für spezifische TEs oder für genomweite Screenings zu erzeugen. Dies kombinieren wir mit Hochdurchsatz-Sequenzierungen (einschließlich Einzelzell- und Long-Read-Technologien) und Bildgebungsverfahren an Maus-Embryonen.

Relevanz

Die Bildung eines funktionsfähigen Embryos wird durch genetische und morphogenetische Prozesse präzise gesteuert. Unser Ziel ist es, neue Einblicke in bislang unerforschte Bereiche der (epi-)genomischen Regulation während der Entwicklung zu gewinnen und TEs als wichtigen Akteur bei genetisch ungeklärten angeborenen Fehlbildungen und physio­logischer Embryogenese zu etablieren. Unsere Erkenntnisse aus Mausmodellen werden das Verständnis der Säugetierentwicklung und deren Zusammenhang mit Krankheitsphänotypen erweitern, und wir werden diese Erkenntnisse auch auf humangenomische Datensätze anwenden.

Ausgewählte Publikationen