Application of TAL effectors to control gene expression in human cells

TAL Effektoren (TALs) sind Proteine pflanzenpathogener Bakterien, die als Transkriptionsfaktoren in der Pflanzenzelle aktiv sind. Besonderes Merkmal von TALs ist eine DNA-bindende Domäne mit frei programmierbarer Spezifität. Verschiedene Labors, darunter wir, konnten kürzlich zeigen, dass TAL-Derivate auch in humanen Zellen einsetzbar sind und sich damit als Werkzeuge zur Kontrolle der humanen Genexpression anbieten. Entsprechend ist das Ziel dieses Projektes, TALs als „Genschalter“ in humanen Zellen zu optimieren. Als Angriffsziele von TALs wurden Elemente mit medizinischer Relevanz ausgewählt, so der Promotor des Interferon beta (IFN-b) Gens und das Provirus des humanen Immundefizienzvirus (HIV). Die Effizienz von TALs für die Anwendung in humanen Zellen soll optimiert werden. Dazu gehören die Definition von Positionseffekten der Proteine auf der DNA sowie Untersuchungen zum Einfluss von TALs auf DNA-Modifizierung und Chromatinstruktur. Zudem sollen TALs mit verschiedenen Aktivierungs- und Nukleasedomänen getestet werden. Desweiteren sollen die Konsequenzen der TAL-Aktivität auf die IFN-b und HIV Genexpression untersucht werden. In Tests mit verschiedenen humanen Virussystemen sollen die Konsequenzen einer artifiziellen Induktion der IFN-b Genexpression auf den antiviralen Status der Zelle untersucht werden. Zudem erwarten wir wichtige Erkenntnisse zu den Expressionsmustern Interferon-stimulierter Gene (ISGs) bei viral und TAL-induzierter IFN-b Expression. Im Falle des HIV provirus wollen wir die Anwendbarkeit von TALs zur Latenzaktivierung und für eine mögliche Editierung untersuchen. Ziel ist die Entwicklung der TAL-Technologie hin zu Routineanwendungen in menschlichen Zellen, speziell zur Kontrolle viraler Infektionen.