Julius Brennecke, Gruppenleiter am Institut für molekulare Biotechnologie (IMBA), erhielt einen ERC Consolidator Grant. Bisher wurden insgesamt 34 ERC Grants an Forscher der vier akademischen Institute des Vienna Biocenters verliehen.
Bereits im Jahr 2010 erhielt Julius Brennecke einen der begehrten Starting Grants des European Research Council (ERC) zum Aufbau seiner Forschungsgruppe am IMBA. Diese Förderung hat entscheidend dazu beigetragen sein Labor zu einem der führenden im Themenbereich der RNA Interferenz zu etablieren. Der Erfolg der letzten Jahre hat dann auch maßgeblich zur Bewilligung des mit € 2 Millionen dotierten ERC Consolidator Grants beigetragen. „Die großzügige ERC Förderung wird es mir weiterhin ermöglichen Top-Wissenschaftler zu rekrutieren und mehr Risiko bei den Projekten einzugehen“, sagt Brennecke.
Im Mittelpunkt der Forschung von Julius Brennecke stehen die molekularen Prozesse des piRNA Signalweges in der Fruchtfliege Drosophila. Dieser Mechanismus, der in allen Tieren zu finden ist, gehört zur Gruppe der kleinen RNA Signalwege, welche maßgeblich an der Regulation von Genen, Viren und Transposons beteiligt sind. Das Besondere am piRNA Signalweg ist, dass er wie ein Schutzmechanismus für das Genom wirkt, indem er Transposons in den Zellen der Keimbahn unterdrückt. Transposons sind “egoistische Gene”, DNA Abschnitte, die von einem Ort im Genom zum anderen springen können und somit oft schädliche Mutationen verursachen. Die Erforschung dieses genetischen Konflikts wird daher grundlegende Einblicke in die Co-Evolution von Transposons und Wirtsgenom liefern. Zugleich erhoffen sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Prozesse der Genexpression aufzudecken.
Julius Brennecke, Gruppenleiter am Institut für molekulare Biotechnologie (IMBA) | Foto: Michael Sazel/IMBA
Die Forschungsgruppe um Brennecke konnte in den letzten Jahren zeigen, dass der piRNA Signalweg unerwartet stark mit Chromatin Prozessen (Komplex aus DNA und Proteinen) im Kern der Keimzellen zusammenhängt. Basierend auf diesen Ergebnissen beschreibt das bewilligte Projekt zwei Hauptziele. Einerseits sollen die molekularen Prozesse, die der Stilllegung der Transposons in der Wirts-DNA zugrunde liegen, aufgeklärt werden. „Irgendwie gelingt es den kleinen piRNAs, die Schaltstellen der Transposons zu neutralisieren. Dabei kommt es zur Induktion von Heterochromatin, einer kompakten Form des Chromatins, welche Genexpression generell unterbindet“, sagt Brennecke. Andererseits spielt Heterochromatin noch eine zweite zentrale Rolle beim piRNA Signalweg: spezifische Heterochromatin Bereiche werden vom Wirt als „Sequenz-Speicher“ für Transposons benutzt. Deren Aktivierung stellt die Vorläufer RNAs der kleinen piRNAs her, ein essentieller Vorgang für den gesamten Schutzmechanismus. Dabei werden scheinbar die geltenden Textbuch-Regeln der Genexpression verletzt. „Die gesamte Biologie der piRNA-Quellen im Genom wirft etliche spannende Fragen auf, welche unser Verständnis über Heterochromatin erweitern werden“, so Brennecke.
Darüber hinaus sollen die gewonnenen Erkenntnisse über Chromatin-Prozesse auch in alternativen Modellorganismen—wie etwa der Maus—auf eine allgemeine Gültigkeit getestet werden. „Unser Fokus lag bisher ausschließlich auf dem Modellorganismus Fruchtfliege. Ich sehe die ERC Unterstützung wie einen Vertrauensvorschuss. Wir wollen daher unser bisher erlangtes Wissen auch dazu nutzen, um neue Richtungen einzuschlagen“, so Brennecke.
