Die Epigenetik beschäftigt sich mit molekularen Mechanismen, die zur zellspezifischen Ablesung der Erbinformation führen. Sie bewirken, dass in Körperzellen der Großteil der Gene im Lauf der Embryonalentwicklung dauerhaft herunterreguliert oder abgestellt und nur ein kleinerer Teil exprimiert wird. Funktion und Morphologie unterschiedlicher Zelltypen bei identischem Gensatz, wird somit ganz wesentlich durch epigenetische Phänomene beeinflusst.
Eine bedeutende Rolle spielen hierbei kovalente chemische Modifikationen der DNA, sowie der sie verpackenden Histonproteine. Diese der DNA-Sequenzinformation übergeordnete Informationsebene (epi = grch. über) beeinflusst ganz wesentlich den Verpackungsgrad von Chromatin und damit die Zugänglichkeit für Transkriptionsfaktoren. Damit verbunden ist die Kompartimentalisierung des Genoms in Transkription zulassende (permissive) und unterdrückende (repressive) Bereiche, sowie deren Positionierung im 3-dimensionalen Kontext des Zellkerns. Im Unterschied zur genetischen Information ist die epigenetische Information dynamischen Änderungen unterworfen.
Die Etablierung der epigenetischen Markierungen muss entwicklungsspezifisch reguliert und die Aufrechterhaltung über viele Zellteilungszyklen gewährleistet sein. Ist dies nicht der Fall kann es zu Erkrankungen, wie Krebs kommen. Epigenetische Mechanismen sind darüberhinaus entscheidend beteiligt bei der Differenzierung von Stammzellen bzw. der Reprogrammierung (Dedifferenzierung) somatischer Zellen, sowie der Klonierung von Organismen.
Unsere Arbeitsgruppe interessiert sich im speziellen für die Funktion und Regulation der DNA Methylierung in Säugerzellen. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem komplexen Zusammenspiel der beteiligten DNA Methyltransferasen (Dnmt1/Dnmt3a 3b) und der mit ihnen interagierenden Faktoren.
Dabei greifen wir auf ein breites Analysenspektrum zurück in dem wir klassische biochemische (z.B. Proteinaufreinigung, Interaktionsassays , Immunpräzipitation, Western blot-Analysen), molekular-genetische (z.B. Recombinant cloning, gezielte Mutagenese, Komplementationsassays, Bisulfat-Sequenzierung) und zellbiologische Methoden (z.B. Zellkultur, Inhibitorassays, Zellzyklus-Analysen, Immunfluoreszenznachweise, konfokale Mikroskopie) kombinieren. Diese erweitern wir laufend durch neuartige Methoden und Ansätze. Zu den in der Arbeitsgruppe entwickelten bzw. neu etablierten Techniken gehören die Nanobody/Chromobody-Technologie (siehe Nachwuchsgruppe Chromobodies), DNA-Methyltransferase Aktivitätsbestimmung in vitro und in vivo, Fluorescence-two/three-hybrid (F2H/F3H) Assay und mathematische Modellierung von FRAP-Experimenten zur Charakterisierung von Proteininteraktionen und -dynamik in lebenden Zellen, sowie superauflösende 3D-Mikroskopie mit 3-dimensionaler strukturierter Beleuchtung (3D-SIM).
