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AG Dr. El-Sherif

Systembiologie von Genregulation und Musterbildung in der Entwicklung:

von Enhancern zu Gennetzwerken

Eine grundsätzliches Problem der Entwicklungsbiologie ist, wie eine homogene Gruppe von Zellen in Domänen unterschiedlicher Identitäten unterteilt wird. Unsere Arbeitsgruppe untersucht, wie Genregulationsnetzwerke (GRNs) in Raum und Zeit verschiedene Expressionsmuster (z.B. Punkte oder Streifen) erzeugen, um embryonales Gewebe in verschiedene Schicksale zu unterteilen.

Dabei hängen die Eigenschaften von GRNs wesentlich von zwei Faktoren ab: (1) dem Schaltplan des GRN (d.h. welches Gen beeinflusst welches) und (2) der Input/Output-Funktionen aller beteiligten Gene. Diese beiden Komponenten werden oft nicht getrennt betrachtet, da vielen Modellen vereinfachte Annahmen wie „Gen A aktiviert Gen B“ oder Gen A reprimiert Gen B“ zugrunde liegen. Die cis-regulatorische Analyse von Entwicklungsgenen zeigt aber, dass ein Gen normalerweise von mehreren Enhancern reguliert wird, mit oft sehr unterschiedlichen Input/Output Funktionen. Weshalb mehrere Enhancer benutzt werden, um eine bestimmte Expressionsdomäne zu regulieren, und wie diese verschiedenen Enhancer in das Netzwerk eingepasst sind, ist bisher noch nicht verstanden.

Wir glauben, dass die Kombination verschiedener regulatorischer Prinzipien in den Enhancern eines Gens das Verhalten des gesamten GRN wesentlich bestimmt, mit wichtigen Konsequenzen für seine Eigenschaften, insbesondere seiner Robustheit und Evolvierbarkeit. Unsere Gruppe erforscht diese Phänome mit Hilfe von Computermodellen und experimentellen Methoden. Wir beginnen mit einfachen Annahmen, die wir am Computer ausprobieren, und dann zu molekularen Modellen weiterentwickeln, die experimentell getestet werden können. Wir untersuchen dabei die embryonale Musterbildung in Modellsystemen wie Tribolium castaneum (Mehlkäfer) und Drosophila melanogaster (Taufliege), um unsere Ideen experimentell zu überprüfen und zudem die Evolution der beteiligten GRNs zu verstehen.

Detailliertere Informationen finden Sie auf der englischen Seite.

Auf diesem Foto sehen Sie die Mitarbeiter der AG Dr. El-Sherif

AG Dr. Ezzat El-Sherif (v.l.n.r.: Lukas Kuhlmann, Heike Rudolf, Christine Zellner, Dr. Ezzat El-Sherif, Alena Boos)