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Institut für Humangenetik
 

Epigenetische Aspekte der Reproduktionsmedizin, Stammzellforschung und Neurowissenschaften

Univ.-Prof. Dr. Ulrich Zechner

Zur Person

Geboren 1966 in Ulm, aufgewachsen in Ulm. Von 1986-1992 Studium der Biologie an der Universität Ulm, 1996 Promotion (summa cum laude) in der Abteilung Medizinische Genetik der Universität Ulm. Von 1996–1998 Postdoktorand am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin. Von 1998-2002 Postdoktorand in der Abteilung Innere Medizin I der Universität Ulm. Seit 2002 Leiter des molekulargenetischen Labors am neugegründeten Institut für Humangenetik des Klinikums der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. 2008 Habilitation im Fach Molekulare Medizin an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Seit April 2014 Universitätsprofessor (W2) für das Fach "Molekulare Humangenetik und Epigenetik".

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. Matthias Linke, Postdoktorand, Diplom-Biologe
Luzie Bülow, Doktorandin, Master of Science in Molecular Biotechnology
Alexis Cooper, Doktorandin, Diplom-Biologin
Antje Fitzner, Doktorandin, Master of Science in Zell- und Molekularbiologie
Anna Sierakowski, Doktorandin, Master of Science in Molecular Biosciences         
Elif Sögütcü, Doktorandin, Master of Science in Bioengineering

Forschungsprojekte

Die momentan laufenden Forschungsprojekte konzentrieren sich auf epigenetische Aspekte der Reproduktionsmedizin, Stammzellforschung und Neurowissenschaften.

Im DFG-Projekt „Potential spermatogonialer Stammzellen“ (2008–2014) erfolgen Untersuchungen an Mäusen und beim Menschen mit dem Ziel, fruchtbare Spermien künstlich aus Stammzellen zu erzeugen. Diese Studie soll die Behandlungsmöglichkeiten bei unfruchtbaren Paaren in Zukunft erweitern und verbessern. Das DFG-Projekt "Charakterisierung von putativen Pluripotenz-regulierenden Genen und Untersuchung der Rolle von Keimzell-spezifischen Genen während der Reprogrammierung" (2011-2014) verwendet technisch ähnliche Ansätze jedoch mit dem umfassenderen Ziel, später einmal ganze Organe z. B. Leber oder Herz ersetzen zu können (Organersatztherapie). Diese Studien werden in enger Kooperation mit dem Institut für Humangenetik der Universität Göttingen (Dr. Jessica Nolte, Prof. Dr. Wolfgang Engel) durchgeführt.

In einem Projekt (Förderung über MAIFOR 2013) aus dem Bereich Neurowissenschaften wird eine vergleichende Untersuchung der Gehirnfunktionen und neurokognitiven Phänotypen von homozygoten und  heterozygoten Kcnk9-Knockout-Mäusen (mit mütterlich bzw. väterlich vererbtem Knockout-Allel) durchgeführt. Kcnk9/KCNK9 ist ein geprägtes maternal exprimiertes Gen, dessen Mutationen ursächlich für das Birk-Barel Mental Retardation Dysmorphie-Syndrom sind. Es kodiert für ein Mitglied der Superfamilie der K+-Kanalproteine mit zwei Poren-bildenden Domänen. Bei homozygoten Kcnk9-Knockout-Mäusen wurde eine verminderte Zahl an Aktionspotentialen nach Strominjektion in cerebellären granulären Neuronen sowie Störungen in der circadianen Rhythmik und kognitiven Funktionen nachgewiesen. Aufgrund der Literaturbefunde zur maternal-spezifischen Expression des Kcnk9/KCNK9-Gens und der dazu passenden maternalen Vererbung des Birk-Barel Mental Retardation Dysmorphie-Syndroms ist anzunehmen, dass bei heterozygoten Kcnk9-Knockout-Mäusen mit maternal vererbtem Knockout-Allel ähnliche oder identische phänotypische Auffälligkeiten wie bei homozygoten Knockout-Mäusen auftreten.

Ein weiteres Projekt aus dem Bereich Neurowissenschaften befasst sich mit epigenetischen Veränderungen in einem Mausmodell für Entwicklungsstress. Es ist bekannt, dass Stress in frühen Lebenspasen die Gehirnentwicklung beinflusst und das Risiko für psychische Erkrankungen erhöht. Wir untersuchen, wie sich negative Erfahrungen in der frühen Lebensphase auf die mRNA-Expression und epigenetische Modifikationen von bekannten Stressregulationsgenen im Hypothalamus und Hippocampus auswirken. Zudem analysieren wir die Effekte von Entwicklungsstress auf das gesamte Transkriptom in den selben Gehirnregionen, um neue Kandidatengene für Stressregulation zu identifizieren. Dieses Projekt wird in enger Kooperation mit der Division of Neuroscience, University of Dundee, Großbritannien (Dr. Delia Belelli, Prof. Dr. Jeremy Lambert) durchgeführt.

Ausgewählte Publikationen

  • Zechner, U., Reule, M., Orth, A., Bonhomme, F., Strack, B., Guénet, J.-L., Hameister, H. and Fundele, R.: An X-chromosome linked locus contributes to abnormal placental development in mouse interspecific hybrids. Nat Genet 12: 398-403 (1996).
  • Zechner, U., Wilda, M., Kehrer-Sawatzki, H., Vogel, W., Fundele, R. and Hameister, H.: A high density of X-linked genes for general cognitive ability: a run-away process shaping human evolution? Trends Genet 17: 697-701 (2001).
  • Miyamoto, Y., Maitra, A., Ghosh, B., Zechner, U., Argani, P., Iacobuzio-Donahue, C.A., Sriuranpong, V., Iso, T., Meszoely, I.M., Wolfe, M.S., Hruban, R.H., Ball, D.W., Schmid, R.M. and Leach, S.D.: Notch mediates TGF-induced changes in epithelial differentiation during pancreatic tumorigenesis. Cancer Cell 3:565-576 (2003).
  • Dünzinger, U., Nanda, I., Schmid, M., Haaf, T. and Zechner, U.: Chicken orthologues of mammalian imprinted genes are clustered on macrochromosomes and replicate asynchronously. Trends Genet 21:488-492 (2005).
  • Ruf, N., Dünzinger, U., Brinckmann, A., Haaf, T. Nürnberg, P. and Zechner, U.: Expression profiling of uniparental mouse embryos is inefficient in identifying novel imprinted genes. Genomics 87:509–519 (2006).
  • Nayernia, K., Nolte, J., Michelmann, H.W., Lee, J.H., Rathsack, K., Drusenheimer, N., Dev, A., Wulf, G., Ehrmann, I. E., Elliott, D. J., Okpanyi, V., Zechner, U., Haaf, T., Meinhardt, A., und Engel, W.: In Vitro-Differentiated Embryonic Stem Cells Give Rise to Male Gametes that Can Generate Offspring Mice. Developmental Cell 11:125–132 (2006).
  • Ruf, N., Bähring, S., Galetzka, D., Pliushch, G., Luft, F.C., Nürnberg, P.,Haaf, T., Kelsey, G., and Zechner, U.: Sequence-based bioinformatic prediction and QUASEP identify genomic imprinting of the KCNK9 potassium channel gene in mouse and human. Hum. Mol. Genet. 16:2591-2599 (2007).

  • Zovoilis, A., Nolte, J., Drusenheimer, N., Zechner, U., Hada, H., Guan, K., Hasenfuss, G., Nayernia, K., and Engel, W.: Multipotent adult germline stem cells and embryonic stem cells have similar microRNA profiles. Mol. Hum. Reprod. 14:521-529 (2008). 
  • May, A., Kirchner, R., Müller, H., Hartmann, P., El Hajj, N., Tresch, A., Zechner, U., Mann, W., Haaf, T.: Multiplex RT-PCR Expression Analysis of Developmentally Important Genes in Individual Mouse Preimplantation Embryos and Blastomeres. Biol Reprod. 80:194-202 (2009). 
  • Schneider, E., Märker, T., Daser, A., Frey-Mahn, G., Beyer, V., Farcas, R., Schneider-Rätzke, B., Kohlschmidt, N., Grossmann, B., Bauss, K., Napiontek, U., Keilmann, A., Bartsch, O., Zechner, U., Wolfrum, U., Haaf, T.:  Homozygous disruption of PDZD7 by reciprocal translocation in a consanguineous family: a new member of the Usher syndrome protein interactome causing congenital hearing impairment. Hum Mol Genet. 18:655-666 (2009).
  • Zechner, U., Kohlschmidt, N., Rittner, G., Damatova, N., Beyer, V., Haaf, T., Bartsch, O.: Epimutation at human chromosome 14q32.2 in a boy with a upd(14)mat-like clinical phenotype. Clin Genet. 75:251-258 (2009).
  • Farcas, R., Schneider, E., Frauenknecht, K., Kondova, I., Bontrop, R., Bohl, J., Navarro, B., Metzler, M., Zischler, H., Zechner, U., Daser, A., Haaf, T.: Differences in DNA Methylation Patterns and Expression of the CCRK Gene in Human and Non-human Primate Cortices. Mol Biol Evol. 26:1379-1389 (2009). 
  • Zechner, U., Nolte, J., Wolf, M., Shirneshan, K., Hajj, N.E., Weise, D., Kaltwasser, B., Zovoilis, A., Haaf, T., Engel, W.: Comparative methylation profiles and telomerase biology of mouse multipotent adult germline stem cells and embryonic stem cells. Mol Hum Reprod. 15:345-353  (2009).
  • Zechner, U., Kohlschmidt, N., Kempf, O., Gebauer, K., Haug, K., Engels, H., Haaf T., Bartsch, O.: Familial Sotos syndrome caused by a novel missense mutation, C2175S, in NSD1 and associated with normal intelligence, insulin dependent diabetes, bronchial asthma, and lipedema. Eur J Med Genet. 52:306-310 (2009).
  • Zechner, U., Pliushch, G., Schneider, E., El Hajj, N., Tresch, A., Shufaro,Y., Seidmann, L., Coerdt, W., Müller, A.M., Haaf, T.: Quantitative methylation analysis of developmentally important genes in human pregnancy losses after ART and spontaneous conception. Mol Hum Reprod. 16:704-713 (2010). 
  • Pliushch, G., Schneider, E., Weise, D., El Hajj, N., Tresch, A., Seidmann, L., Coerdt, W., Müller, A.M., Zechner, U., Haaf, T.: Extreme Methylation Values of Imprinted Genes in Human Abortions and Stillbirths. Am J Pathol 176:1084-1090 (2010).
  • Schneider, E., Pliushch, G., El Hajj, N., Galetzka, D., Puhl, A., Schorsch, M., Frauenknecht, K., Riepert, T., Tresch, A., Müller, A.M., Coerdt, W., Zechner, U., Haaf, T.: Spatial, temporal and interindividual epigenetic variation of functionally important DNA methylation patterns. Nucleic Acids Res. 38:3880-3890 (2010).
  • Zovoilis, A., Pantazi, A., Smorag, L., Opitz, L., Riester, G.S., Wolf, M., Zechner, U., Holubowska, A., Stewart, C.L., Engel, W.: Embryonic stem cell-related miRNAs are involved in differentiation of pluripotent cells originating from the germ line. Mol Hum Reprod.16:793-803 (2010).
  • Bartsch, O., Kress, W., Kempf, O., Lechno, S., Haaf, T., Zechner, U.: Inheritance and variable expression in Rubinstein-Taybi syndrome. Am J Med Genet A. 152A:2254-2261 (2010). 
  • Nolte, J., Michelmann, H.W., Wolf, M., Wulf, G., Nayernia, K., Meinhardt, A., Zechner, U., Engel, W.: PSCDGs of mouse multipotent adult germline stem cells can enter and progress through meiosis to form haploid male germ cells in vitro. Differentiation. 80:184-194 (2010). 
  • Khromov, T., Krishna Pantakani, D.V., Nolte, J., Wolf, M., Dressel, R., Engel, W., Zechner, U.: Global and gene-specific histone modification profiles of mouse multipotent adult germline stem cells. Mol Hum Reprod. [Epub ahead of print] (2010).
  • Trapphoff, T., El Hajj, N., Zechner, U., Haaf, T., Eichenlaub-Ritter, U.: DNA integrity, growth pattern, spindle formation, chromosomal constitution and imprinting patterns of mouse oocytes from vitrified pre-antral follicles. Hum Reprod. [Epub ahead of print] (2010).