Regulation of alternative splicing in Arabidopsis thaliana - a combined RNA-Seq and RIP-Seq approach

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Ivo Große; Professorin Dr. Dorothee Staiger
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237551928

In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass die Regulation auf posttranskriptioneller Ebene eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von Genexpression bei Pflanzen spielt. Beispielsweise entstehen durch alternatives Spleissen, d.h. das selektive Entfernen von Introns aus einer prä-mRNA mehrere Transkript-Isoformen. Es gibt wichtige Unterschiede in der Erkennung von Introns zwischen Tieren und Pflanzen. Deshalb ist eine vergleichende Analyse der Regulation von alternativem Spleissen in Pflanzen von großer Bedeutung.Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die umfassende Identifizierung von posttranskriptionellen Netzwerken, die durch die RNA-Bindeproteine AtGRP7 (Arabidopsis thaliana glycine-rich RNA-binding protein 7) und AtGRP8 kontrolliert werden. Diese Proteine sind den heterogenen Ribonukleoproteinen in Tieren ähnlich, die am prä-mRNA Spleissen beteiligt sind. AtGRP7 und AtGRP8 werden durch die innere Uhr kontrolliert und sind an der Abwehr der Pflanze gegen pathogene Bakterien beteiligt.In dem Projekt werden zwei experimentelle Strategien kombiniert. Wir werden eine genom-weite Analyse von alternativem Spleißen in transgenen Pflanzen, die entweder eine erhöhte Konzentration oder eine erniedrigte Konzentration an AtGRP7 oder AtGRP8 zeigen, mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung durchführen. Parallel dazu werden wir genom-weit Transkripte identifizieren, die in vivo direkt von AtGRP7 oder AtGRP8 gebunden werden. Dazu werden wir ein in unserem Labor etabliertes Protokoll der RNA-Immunpräzipitation (RIP) von AtGRP7-Green fluorescent protein Fusionen anwenden. Ein Fokus liegt dabei bei der Funktion der zwei Proteine in der Kontrolle von output der inneren Uhr.Zur Auswertung der aus den zwei Ansätzen resultierenden umfangreichen RNA-Seq und RIP-Seq Datensätze werden wir zunächst bekannte Algorithmen miteinander kombinieren sowie neue entwickeln. Für diese integrative Datenanalyse werden wir eine modulär aufgebaute pipeline etablieren und einen iterativen Zyklus von Computer-Vorhersagen und experimenteller Validierung anwenden, der im nächsten Zyklus zu einer verbesserten Analyse und einem zunehmenden Satz an experimentell validierten Resultaten führen wird. Wir gehen davon aus, dass diese pipeline von allgemeinem Interesse sein wird und auch jenseits der Arabidopsis community Anwendung finden wird.Außerdem werden wir Transkripte identifizieren, die sowohl durch AtGRP7 und AtGRP8 als auch von anderen bekannten Regulatorproteinen kontrolliert werden. Auf diese Weise wollen wir ein Netzwerk des alternativen Spleißens in Arabidopsis thaliana erstellen und dazu beitragen, den Spleißcode in höheren Pflanzen zu entschlüsseln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen