Arbeitsgruppe Chromatin und SUMO-Physiologie

 

Forschungsschwerpunkte

Mobilität ist ein unverzichtbares Merkmal, das das Überleben und den Erfolg in der lebendigen Welt bestimmt. Etwa 40% der menschlichen Körpermasse ist die Skelettmuskulatur, die diese Mobilität ermöglicht. Neben der Bewegung ist ein weiteres Merkmal der Muskelkraft die Fähigkeit, Last zu tragen. Die Skelettmuskulatur, die eine charakteristische Querstreifung aufweist, ist eine Anordnung linear angeordneter Einheiten, die als "Sarkomere" bezeichnet werden. Das einzelne Sarkomer beherbergt hochorganisierte Strukturen, einschließlich der Aktin- und Myosinfilamente. Die zyklische Wechselwirkung zwischen dieser beiden Filamenttypen ist für die Erzeugung von Kraft und Bewegung auf molekularer bis hin zut organischer Ebene verantwortlich.

Die genaue molekulare Anordnung im Sarkomer ist für die Muskelfunktion von zentraler Bedeutung. Wichtig ist, dass Desorganisation der Sarkomere und die dadurch gestörte Muskelfunktion die typischen Merkmale von Myopathien sind, einschließlich der Krebskachexie, die bei fast 80% der Patienten auftritt.

Unsere Arbeitsgruppe möchte verstehen, wie das SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier)-vermittelte epigenetische Programm die Sarkomerorganisation reguliert und wie es bei Muskelschwund/Kachexie dereguliert ist.

 

Labor Projekte

  • ​Modulation der Chromatin -Organisation durch den SUMO-Pfad in der Myofibrillenanordnung.
  • Epigenetische Signalübertragung im atrophischen Zustand der Muskulatur/Kachexie

 

Labor Mitarbeiter

Projektleiter: Arnab Nayak

Doktorand: Luis Gand

Doktorand: Bushra Khan 

Technische Assistentin: Stefanie Nedel

Mit ihrer exzellenten technischen Expertise in der Zell- und Molekularbiologie ist Stefanie an verschiedenen Projekten der Gruppe beteiligt.

 

Labormethoden

Wir setzen verschiedene experimentelle Ansätze ein, darunter quantitative Proteomik, Epigenomik (ChIPseq, Chromosomenkonformationserfassung etc.) und biophysikalische Einzelmolekül-Methoden wie die Total-Internal-Reflection-Fluoreszenzmikroskopie (TIRFM), um unseren Fragen nachzugehen.

 

Förderungen

Unser Labor wird durch eine Forschungsförderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.

 

Offene Stellen

Um sich nach einer möglichen Doktorandenstelle zu erkundigen, kontaktieren Sie bitte Dr. Arnab Nayak.

 

Veröffentlichungen

  • Mamta Amrute-Nayak, Gloria Pegoli, Tim Holler, Alfredo Jesus Lopez-Davila, Chiara Lanzuolo, Arnab Nayak,Chemotherapy triggers cachexia by deregulating synergetic function of histone-modifying enzymes, J Cachexia Sarcopenia Muscle, 2020 Dec 10., doi: 10.1002/jcsm.12645. Online ahead of print, PubMed
     
  • Wang T, Brenner B, Nayak A, and Amrute-Nayak M, Acto-Myosin Cross-Bridge Stiffness Depends on the Nucleotide State of Myosin II, Nano Letters, 2020 Sep 15. doi: 10.1021/acs.nanolett.0c02960. [Online ahead of print] PubMed
  • Nayak A*, Lopez-Davila AJ, Kefalakes E, Holler T, Kraft T, Amrute-Nayak M. (2019). Regulation of SETD7 Methyltransferase by SENP3 is Crucial for Sarcomere Organization and Cachexia. Cell Reports. Vol 27, issue 9, P2725-2736.e4, May 28. (*corresponding author)
  • Amrute-Nayak M, Nayak A, Steffen W, Tsiavaliaris G, Scholz T, Brenner B. (2019). Transformation of Conventional, Non-processive Myosin II into a Fast Processive Motor. (2019). Small. Feb;15(7)
  • Nayak, A*., Reck, A., Morsczeck, C., and Muller, S. (2017). Flightless-I governs cell fate by recruiting the SUMO isopeptidase SENP3 to distinct HOX genes. Epigenetics Chromatin .10, 15. (* corresponding author)
  • Jung, J., Nayak, A., Schaeffer, V., Starzetz, T., Kirsch, A.K., Muller, S., Dikic, I., Mittelbronn, M., and Behrends, C. (2017). Multiplex image-based autophagy RNAi screening identifies SMCR8 as ULK1 kinase activity and gene expression regulator. Elife 6
  • Nayak, A., Viale-Bouroncle, S., Morsczeck, C., and Muller, S. (2014). The SUMO-specific isopeptidase SENP3 regulates MLL1/MLL2 methyltransferase complexes and controls osteogenic differentiation. Mol Cell 55, 47-58
  • Nayak, A., Glockner-Pagel, J., Vaeth, M., Schumann, J.E., Buttmann, M., Bopp, T., Schmitt, E., Serfling, E., and Berberich-Siebelt, F. (2009). Sumoylation of the transcription factor NFATc1 leads to its subnuclear relocalization and interleukin-2 repression by histone deacetylase. J Biol Chem 284, 10935-10946.
     
  • Nayak, A., and Muller, S. (2014). SUMO-specific proteases/isopeptidases: SENPs and beyond. Genome Biol 15, 422.

 

Zusammenarbeiten:
 

  • Dr. Chiara Luanzolo
    Institut für Biomedizinische Technologien (ITB)-CNR
    Labor für Chromatin und Nukleararchitektur
    am Istituto Nazionale di Genetica Molecolare "Romeo ed Enrica Invernizzi”  Milano, Italien
     
  • Prof. Dr. med. Susanne Petri
    Abteilung für Neurologie, Medizinische Hochschule Hannover
     
  • Prof. Dr. Christian Morsczeck
    Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Universitätsklinikum Regensburg, Deutschland
  • Prof. Dr. med. Michael Heuser
    Klinik für Hämatologie, Abteilung molekulare Therapien in der Hämatologie, Innere Medizin, Hämatologie und Internistische Onkologie, Hämostaseologie an der Medizinische Hochschule Hannover