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Funktionelle Architektur des Zellkerns / SPP 1050

Functional Architecture of the Cell Nucleus

16.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Obwohl der Zellkern als genetisches Steuerzentrum die entscheidende Rolle bei allen zellulären Wachstums- und Differenzierungsprozessen spielt, ist bis jetzt weitgehend unverstanden, wie die einzelnen Teilschritte der Genexpression räumlich organisiert und in die Kernstruktur integriert sind. Der Zellkern ist weit mehr als eine Kollektion zufällig verteilter Gene, welche durch lösliche Transkriptionsfaktoren angesteuert werden, sondern stellt eine hochgeordnete strukturelle Einheit mit territorial organisierten Chromosomen sowie funktionellen Domänen dar, in denen Synthese, Prozessierung, Verpackung und Transport der Genprodukte ablaufen. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms arbeiten verschiedene Arbeitsgruppen aus den Gebieten der Zellbiologie, Molekularbiologie, Biochemie, Biophysik, Humangenetik und Cytogenetik zusammen mit dem Ziel, ein experimentell fundiertes Struktur-Funktions-Modell des Zellkerns zu entwickeln, das den tatsächlichen Ablauf der Genexpression im strukturellen Kontext beschreibt. Die Analyse der funktionalen Zellkernarchitektur wird auf verschiedenen Ebenen durchgeführt: (1) räumliche Anordnung, Kompartimentierung und Dynamik von Chromosomenterritorien, chromosomalen Subregionen und Genen; (2) interchromosomale Kanalnetzwerke; (3) übergeordnete Chromatinstrukturen; (4) Kompartimentierung des RNA-Metabolismus; (5) Kernperipherie: Kernhülle, Kernporenkomplexe und Kernlamina; (6) Kern-Cytoplasma-Transport: Kernexport und -import von Makromolekülen.

Despite the obvious importance of the cell nucleus as the genetic control center which regulates cellular growth and differentiation processes, there is still very little known about how the various steps of gene expression are spatially organized and integrated into nuclear structures. The cell nucleus is by far more than a collection of randomly distributed genes and diffusible transcription factors but rather represents a highly ordered structural entity with spatially organized chromosomes and functional territories in which synthesis, processing, packaging and transport of the gene products take place. The priority programme "Functional Architecture of the Cell Nucleus" has been established to facilitate a multidisciplinary approach and to coordinate the research activities of several groups in the field of molecular and cell biology, biochemistry, biophysics, digital image analysis, human genetics and cytogenetics. A major goal of the program is to understand the complex pathway of gene expression within the structural framework of the cell nucleus, to elucidate the functional significance of nuclear structures and to identify topogenic sequences and signals of nucleic acids and nuclear proteins. The program is subdivided into the following topics dealing with various aspects of the functional organization of the cell nucleus: (1) Spatial organization, compartmentalization and dynamics of chromosome territories, chromosomal subregions and genes, (2) interchromosomal channel networks, (3) higher order chromatin structures, (4) compartmentalization of the RNA metabolism, (5) the nuclear periphery: nuclear envelope, nuclear pore complexes and nuclear lamina, (6) nucleocytoplasmic transport: nuclear export and import of macromolecules.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Ulrich Scheer
Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften der Universität Würzburg
Am Hubland · 97074 Würzburg
Tel.: (0931) 888-4251 · Fax.: (0931) 888-4252
E-Mail: scheer@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Further Information: www.zeb.biozentrum.uni-wuerzburg.de