Häring Gruppe | Chromosomen Struktur und Dynamik

Forschung

Die dreidimensionale Architektur von Genomen bestimmt den Großteil deren Funktionen; von der Kontrolle der Genexpression bis hin zur korrekten Verteilung der Chromosomen während der mitotischen und meiotischen Zellteilung. Das übergeordnete Ziel unserer Arbeit ist die Erforschung der molekularen Maschinen, welche die Organisation eukaryotischer Chromosomen bestimmen.

Im Mittelpunkt unserer Forschung stehen zwei große Proteinkomplexe der Structural Maintenance of Chromosomes (SMC) Familie: Cohesin und Condensin. Wir haben gezeigt, dass Condensin ein molekularer Motor ist, welcher sich unter Verbrauch von Adenosintriphosphat (ATP) an der DNA Doppelhelix entlangbewegt und diese hierbei in große Schleifen faltet. Diese Aktivität stellt vermutlich das Grundprinzip der Strukturierung von Chromatinsträngen zu mitotischen Chromosomen dar.

Unsere Forschungsgruppe kombiniert aktuellste Methoden der Biochemie, der molekularen Zellbiologie, der Biophysik und der Strukturbiologie in einem interdisplinären Ansatz, um die Funktionsweise von SMC Proteinkomplexen auf der atomaren bis hin zur zellulären Ebene zu verstehen. Durch eine Kombination von Röntgenstrukturanalyse und Cryo-Elektronenmikroskopie haben wir die Struktur des gesamten Condensin Komplexes zu unterschiedlichen Zeitpunkten seines ATPase-Zyklus mit nahezu atomarer Auflösung bestimmt. Einzelmolekül-Mikroskopie und biochemische Techniken haben es uns erlaubt, die Bahn der DNA Doppelhelix durch den Condensin Komplex zu kartographieren und hierdurch ein Modell zu erhalten, welches erklärt, wie Condensin mit einzigartig großen Schritten in einer vorgegebenen Richtung an der DNA entlangwandern  kann und hierbei nur ein Minumum an Energie verbraucht.

Wir testen derzeit unser Modell in gereinigten Rekonstitutions-Systemen, in Zellkultur und in Modellorganismen. Die Erforschung  der Funktion von SMC Komplexen wird grundlegende Einblicke bieten, wie SMC Komplexe alle Aspekte der Genombiologie kontrollieren und wie deren Funktion in verschiendenen menschlichen Konditionen beeinflusst wird.

Mitarbeiter

Guru Amudhan

Doktorand

Sumanjit Datta

Doktorand

Prof. Dr. Christian Häring

Gruppenleiter

Dr. Markus Hassler

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Léa Lecomte

Doktorandin

Julia Locherer

Doktorandin

Jenny Ormanns

Technische Assistentin

Conny Schmidt

Technische Assistentin

Dr. Indra Shaltiel

Postdoc

Dr. Toni Valdes

Postdoc

Brigitta Wilde

Technical Assistent

Benjamin Dehner

BSc Student

Theresa Oscar

BSc Studentin

Publikationen

Shaltiel et al.

A hold-and-feed mechanism drives directional DNA loop extrusion by condensin

Science (2022)

Lee, B.-G., Merkel, F.,  et al.

Cryo-EM structures of holo condensin reveal a subunit flip-flop mechanism

Nat Struc Mol Biol (2020)

Kim et al.

DNA-loop extruding condensin complexes can traverse one another

Nature (2019)

Hassler et al.

Structural Basis of an
Asymmetric Condensin ATPase Cycle

Mol Cell (2019)

Ganji et al.

Real-time imaging
of DNA loop extrusion
by condensin

Science (2018)

Kschonsak et al.

Structural Basis for a Safety-Belt Mechanism That Anchors Condensin to Chromosomes

Cell (2017)

Terakawa, Bisht, Eeftens et al.

The condensin complex is a mechanochemical motor that translocates along DNA

Science (2017)