Immunmodulierende Nukleotidmodifikationen in tRNA

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Dalpke; Professor Dr. Mark Helm
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244255133

Das angeborene Immunsystem erkennt konservierte, mikrobielle Strukturen, darunter Nukleinsäuren, durch Mustererkennungsrezeptoren. Die Erkennung fremder, mikrobieller Nukleinsäuren basiert vor allem auf der Erkennung von Sequenz- oder Strukturmotiven, auf der Anwesenheit von Nukleotidmodifikationen sowie auf subzellulärer Kompartimentalisierung der Rezeptoren. Da die Erkennung z.B. fremder RNA typischerweise mit dem Auslösen einer Immunantwort einhergeht, birgt eine genaue Definition struktureller Parameter für die Erkennung fremder Nukleinsäuren ein hohes Interesse für die Grundlagenforschung, aber auch in Anwendungen therapeutischer RNA. Bisherige diesbezügliche Erkenntnisse stammen hauptsächlich aus dem Einsatz synthetischer Oligoribonukleotide, während über den Einfluss von Struktur, Sequenz, und Modifikationsmuster in RNA aus biologischen Proben wenige Erkenntnisse vorliegen.Die Antragsteller konnten kürzlich zeigen, das der Toll-like Rezeptor 7 (TLR7) als Bestandteil des angeborenen Immunsystems nicht nur einzelsträngige RNA, sondern auch mikrobielle tRNA erkennt. Als eine entscheidende Diskriminante, welche eine Erkennung eigener und ausgewählter mikrobieller tRNAs verhindert, konnten verschiedene Nukleotidmodifikationen, darunter eine 2'-O-Methylierung an Guanosin 18 (Gm18) identifiziert werden. Die Erkenntnisse wurden durch eine neuartige Kombination von Techniken der RNA Synthese und Analytik, sowie immunologischen Testsystemen erzielt. Diese sollen nun eingesetzt werden, um grundlegende Fragen der RNA Erkennung durch TLR7 zu beantworten. Hierzu gehören zunächst der Wirkungsmechanismus von Gm18 bezüglich der Unterdrückung einer Immunantwort. Dazu sollen positionelle Effekte dieser Modifikation systematisch untersucht werden und zelluläre Signaltransduktionsstudien erfolgen. Im Weiteren sollen neue, immunmodulierende Modifikationen in bakterieller RNA und eukaryotischer RNA mittels LC/MS und der in den Vorarbeiten entwickelten Synthesestrategie identifiziert werden. Schließlich soll die Funktion der identifizierten Modifikationen im biologischen Kontext der Fremd/Selbstdiskriminierung und hinsichtlich einer potentiellen Rolle als bakterielle Immunevasionsstrategie untersucht werden.Von den Untersuchungen wird wesentlicher Erkenntnisgewinn im bislang wenig untersuchten Feld der Immunbiologie von RNA Nukleotidmodifikationen im Kontext der Aktivierung des angeborenen Immunsystems erwartet. Inhibitorische RNA Modifikationen könnten für die gezielte Manipulation des angeborenen Immunsystems nützlich sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen