Profil badań

Różnicowanie komórkowe jest napędzane przez wyspecjalizowane czynniki transkrypcyjne, które wywołują zmiany w ekspresji genów poprzez wiązanie się z regionami regulacyjnymi w DNA i aktywację setek specyficznych dla danej komórki genów. DNA jest owinięte wokół białek histonowych ozdobionych różnymi modyfikacjami epigenetycznymi, które modulują zagęszczenie całej chromatyny i regulują dostęp czynników transkrypcyjnych do materiału genetycznego. W jaki sposób interakcje między czynnikami transkrypcyjnymi, kofaktorami i chromatyną prowadzą do precyzyjnej i niezawodnej kontroli nad niezwykle złożonym genomem, to kluczowe pytania w biologii i rozwoju komórki. Mikroskopia o wysokiej rozdzielczości ujawniła, że ​​białka potrzebne do aktywacji transkrypcji, takie jak kompleksy Mediator i RNA Pol-II, tworzą gęste zagęszczenia lub kondensaty w miejscach aktywacji genów podczas rozwoju komórki. Reorganizacja składników transkrypcyjnych w różne ciała jądrowe jest również cechą charakterystyczną reakcji na stres. Nasze laboratorium ma na celu zbadanie mechanizmów, które prowadzą do powstawania kondensatów jądrowych, określenie ich składu molekularnego i zrozumienie ich znaczenia funkcjonalnego. Badamy przestrzenną organizację transkrypcji w rozwoju embrionalnym i odpowiedzi na stres, stosując podejście interdyscyplinarne, które opiera się na biochemicznej rekonstrukcji i badaniach funkcjonalnych nicieni Caenorhabditis elegans. Ponieważ podstawowe mechanizmy rządzące przestrzenną regulacją transkrypcji są prawdopodobnie zachowane, mamy nadzieję, że nasza praca utoruje drogę nowym strategiom terapeutycznym przeciwko chorobom spowodowanym niezrównoważoną regulacją genów.

Aktualna działalność naukowa

• biochemiczna rekonstytucja kondensatów transkrypcyjnych
• charakterystyka mikroskopowa i badania funkcjonalne kondensatów jądrowych podczas różnicowania komórek i odpowiedzi na stres
• identyfikacja nowych regulatorów różnicowania komórkowego i odpowiedzi na stres w zarodkach C. elegans z użyciem genetycznych badań przesiewowych

Wybrane publikacje

Morin, J. A.*, Wittmann, S.*, Choubey, S.*, Klosin, A., Golfier, S., Hyman, A. A., Julicher, F., Grill, S. W. (2022). Sequence-dependent surface condensation of a pioneer transcription factor on DNA. Nature Physics, 18(3), 271-276. (*equal contribution) https://doi.org/10.1038/s41567-021-01462-2

Klosin, A.*, Oltsch, F.*, Harmon, T., Honigmann, A., Julicher, F., Hyman, A. A., & Zechner, C. (2020). Phase separation provides a mechanism to reduce noise in cells. Science, 367(6476), 464-468. (*equal contribution) https://doi.org/10.1126/science.aav6691

Klosin, A., & Hyman, A. A. (2017). Molecular biology: A liquid reservoir for silent chromatin. Nature, 547(7662), 168-170. https://doi.org/10.1038/nature23089

Klosin, A.*, Reis, K.*, Hidalgo-Carcedo, C., Casas, E., Vavouri, T., & Lehner, B. (2017). Impaired DNA replication derepresses chromatin and generates a transgenerationally inherited epigenetic memory. Science Advances, 3(8), e1701143. (*equal contribution) https://doi.org/10.1126/sciadv.1701143

Klosin, A., Casas, E., Hidalgo-Carcedo, C., Vavouri, T., & Lehner, B. (2017). Transgenerational transmission of environmental information in C. elegans. Science, 356(6335), 320-323. https://doi.org/10.1126/science.aah6412

Klosin, A., & Lehner, B. (2016). Mechanisms, timescales and principles of trans-generational epigenetic inheritance in animals. Curr Opin Genet Dev, 36, 41-49. https://doi.org/10.1016/j.gde.2016.04.001