Netzwerkbildung und interdisziplinärer Wissenstransfer
Associated YR Projekte
© Pauline Kautz

Von mitochon­dria­len Genoty­pen zu Phäno­ty­pen mittels single-cell multi-omics

Pauline Kautz – Hector RCD Awardee Leif Ludwig

Somati­sche Mutatio­nen in mitochon­dria­ler DNA (mtDNA) sind mit einer Vielzahl humaner Erkran­kun­gen assozi­iert, aller­dings ist es bisher schwie­rig gewesen auf zellu­lä­rer Ebene einen mitochon­dria­len Genotyp mit einem Phäno­typ zu verknüp­fen. Unser Ziel ist es, metabo­li­sche Profile mit Hilfe multi­moda­ler Sequen­zie­rungs­me­tho­den auf Einzel­zel­l­e­bene zu integrie­ren, um die Folgen mtDNA Mutatio­nen auf zellu­lä­rer und genomi­scher Ebene besser zu charakterisieren.

Mitochon­drien sind von zentra­ler Bedeu­tung für zellu­läre Stoff­wech­sel­pro­zesse. Mitochon­drien tragen ein eigenes Genom (mtDNA), welche­sin mehre­ren Kopien vorliegt. Keimbahn­mu­ta­tio­nen in der mtDNA werden mit verschie­de­nen Stoff­wech­sel­er­kran­kun­gen in Verbin­dung gebracht, die durch eine Vielzahl an Phäno­ty­pen charak­te­ri­siert sind (Mitochon­drio­pa­thien). Außer­dem akkumu­lie­ren mit dem Alter somati­sche Mutatio­nen in der mtDNA und diese erhöhte Mutati­ons­last kann zu alters­be­ding­ter mitochon­dria­ler Dysfunk­tion führen. Es ist zwar bekannt, dass Mutatio­nen in der mtDNA den Zellstoff­wech­sel beein­flus­sen können, die moleku­la­ren Adapti­ons­pro­zesse der Zelle sind jedoch weniger gut verstan­den und können zudem zelltyp­spe­zi­fisch sein. Daher ist es unser Ziel, das Ausle­sen metabo­li­scher Profile in multi­moda­len Sequen­zie­rungs­tech­ni­ken auf Einzel­zel­l­e­bene zu verbes­sern, um die Auswir­kun­gen von Mutatio­nen in der mtDNA auf den zellu­lä­ren Stoff­wech­sel und die Genre­gu­la­tion besser zu charak­te­ri­sie­ren. Wir hoffen damit zu einem verbes­ser­ten Verständ­nis von verän­der­ten zellu­lä­ren Zustän­den aufgrund von Mutatio­nen in der mtDNA beitra­gen zu können, welche zellu­läre Funktio­nen beispiels­weise im Kontext von Krebs oder dem Altern beeinträchtigen.

Von mitochondrialen Genotypen zu Phänotypen mittels single-cell multi-omics

Linking mitochon­drial genoty­pes to pheno­ty­pes using single-cell multi-omics sequen­cing. Integra­tion of metabo­lic profiling readouts with single-cell multi-omics sequen­cing techni­ques to charac­te­rise the conse­quen­ces of patho­ge­nic mtDNA mutati­ons and incre­a­sed mitochon­drial mutatio­nal burden at the cellu­lar and genomic level. Healthy mitochon­dria shown in blue and mitochon­dria with incre­a­sed mtDNA mutation associa­ted burden shown in red.

Pauline Kautz

Max-Delbrück-Centrum für Moleku­lare Medizin
   

Betreut durch

Hector RCD Awardee Dr. Dr.

Leif Ludwig

Biolo­gie & Medizin

Hector RCD Awardee seit 2020Disziplinen Dr. Dr. Leif Ludwig