Während unser Genom im membranumschlossenen Zellkern lokalisiert ist, bilden membranlose Kompartimente innerhalb des Zellkerns weitere Abschnitte mit spezialisierten Funktionen. Beispiele für letztere sind repressives Chromatin, das Polycomb-Körperchen enthält, und Transkriptionskondensate, die eine robuste Transkriptionsaktivität vermitteln. Während Organellen überwiegend stabile Strukturen sind, sind die durch Phasentrennung gebildeten membranlosen Kompartimente räumlich und zeitlich hochdynamisch und ermöglichen eine kontextspezifische Steuerung zellulärer Prozesse wie der Genregulation. Verschiedene physikalische Modelle können solche Szenarien erklären; über die zugrunde liegenden Kräfte und Abhängigkeiten, die diese Kondensate regulieren, ist jedoch wenig bekannt in vivo. In diesem Projekt wollen wir ein umfassendes Verständnis von Transkriptionskondensaten entwickeln, indem wir die systematische Abbildung ihrer Komponenten innerhalb von Zellen nach Störungen mit einer Multiskalenmodellierung kombinieren; letztere verbindet ein kontinuierliches Modell, das auf der Physik der aktiven Materie im Nichtgleichgewicht beruht, mit einem teilchenbasierten grobkörnigen Modell. Wir werden das Zusammenspiel zwischen wichtigen Transkriptionsregulatoren für diese Kondensate untersuchen und unsere Erkenntnisse mit physikalischen Mechanismen verknüpfen. Dies wird es uns ermöglichen, ein Multiskalenmodell für Transkriptionskondensate in einer elastischen Matrix zu konstruieren und zu validieren, insbesondere unter Berücksichtigung ihrer Größe und ihrer physikalischen und genomischen Lage, und die Auswirkungen biologischer und physikalischer Mechanismen auf ihre Regulierung zu entschlüsseln.
Institut für Molekularbiologie
Institut für Theoretische Physik IV,
Universität Stuttgart