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Projekt
RNA Bindeproteine als funktionelle Regulatoren nicht-kodierender RNA an der Synapse
Antragsteller
Professor Dr. Michael Kiebler
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254897163
RNA-Bindeproteine (RBPs) regulieren wichtige zelluläre Funktionen, u.a. Prozessierung und Modifikation, Export und Lokalisation, sowie Translation und Degradation von RNA. In Neuronen sind RBPs an mehreren Schritten beteiligt, die das Schicksal einer RNA in der Zelle bestimmen. Die Entdeckung von microRNAs (miRNAs) an der Synapse und deren Vorkommen in neuronalen RNA Granula etablierte nicht-kodierende RNAs (ncRNA) als wichtige post-transkriptionelle Regulatoren der Genexpression im Gehirn, wo sie zur Neurogenese und synaptischen Plastizität beitragen. Dort führt das dynamische Zwischenspiel der beiden trans-agierenden Faktoren, miRNAs und RBPs, zur Regulation von Transskripten über deren 3-UTR. In der zweiten Förderperiode wollen wir die Funktion von RBPs bei der Regulierung der Interaktion zwischen miRNA und ihren Ziel-mRNAs aufklären. Dazu konzentrieren wir uns auf das gehirnspezifische RBP Staufen2 (Stau2), das an der dendritischen mRNA Lokalisation und der Proteinsynthese an der Synapse beteiligt ist. Um sowohl mechanistisch wie auch funktionell Einblick in die Interaktion von miRNA und RBPs auf die 3-UTR von Ziel-mRNAs zu erhalten, konzentrieren wir uns auf zwei Kandidaten mRNAs, die mit Stau2 interagieren, die regulator of small G protein signaling (Rgs4) mRNA und die calmodulin3 (Calm3) mRNA. Unser erstes Ziel ist es, die dynamische Regulation von Stau2 auf die miR-26a/Rgs4 mRNA Interaktion zu analysieren und herauszufinden, ob Stau2 und miR-26a die Rgs4 3UTR antagonistisch regulieren. Zudem wollen wir erforschen, ob die vorhergesagte miR-137 Bindestelle im verbliebenen Intron von Calm3 tatsächlich funktionell ist und zur Regulation der Ziel-mRNA beiträgt. Im nächsten Schritt (Ziel 2) wollen wir prüfen, ob und wie synaptische Aktivität diese Interaktion moduliert und wie sich dies auf die Assoziation und Lokalisation vom RISC Faktoren, wie z.B. MOV10, Ago2 und PACT, im Zusammenspiel mit Stau2 auswirkt. Dazu wollen wir das MS2-RNA-Detektionssystem verwenden, um damit die Ausbildung miRNA-enthaltender RNA Granula in Zellkulturen primärer hippocampaler Neuronen zu untersuchen. Langfristig wollen wir in Ziel 3 die physiologische in vivo Funktion der miRNA/mRNA/Stau2 Interaktion erforschen, indem wir deren funktionellen Beitrag sowohl in wildtyp wie auch in Ratten, in denen Stau2 im Vorderhirn runterreguliert ist, prüfen. Wir versprechen uns hiervon neue Erkenntnisse darüber, wie RBPs, die zur dendritischen mRNA Lokalisation und synaptischer Translation beitragen, über die Interaktion von ncRNAs mit deren physiologischen Ziel-mRNAs die Funktion von Synapsen beeinflussen. Das wird es uns erlauben, erfahrungsbedingte Veränderungen von Synapsen während des Lernprozesses molekular und mechanistisch aufzuklären. Zudem sind wir davon überzeugt, dass die hier gewonnenen Erkenntnisse uns nicht nur helfen werden, normale Gehirnfunktionen zu verstehen, sondern auch zahlreiche Dysfunktionen, die neurologischen Krankheiten zu Grunde liegen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
