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Projekt
Die Dynamik methylierter Nucleoside und ihrer Derivate in RNAs
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Markus T. Bohnsack; Professorin Dr. Claudia Höbartner
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277312423
Modifizierte Nucleoside kommen in zellulären RNAs weit häufiger vor als lange Zeit angenommen wurde. Dem „Epitranskriptom“, der Gesamtheit der RNA Modifikationen, wird eine zentrale Rolle in der Steuerung fundamentaler zellulärer Prozesse zugeschrieben, die über die Regulation von Genexpression, Zellzyklus, und Zelldifferenzierung hinausgehen. Transkriptom-weite Analysen von RNA Modifikationen haben gezeigt, dass Pseudouridin, N6-Methyladenosin (m6A), N6-2’-O-Dimethyladenosin (m6Am), 5-Methylcytosin (m5C), 1-Methyladenosin (m1A) und 2’-O-methylierte Nucleoside (Nm) häufig in mRNAs aber auch in vielen anderen RNA Spezies vorkommen. Neben den Enzymen, die RNA Modifikationen installieren, wurden auch spezifische, RNA Modifikationen erkennende Proteine und deren Einfluss auf die Funktion und Stabilität der RNAs untersucht. Einige Modifikationen werden durch andere Enzyme auch wieder entfernt, was unter anderem dazu führt, dass nicht alle Moleküle einer RNA Spezies den gleichen Modifikationszustand aufweisen. Somit stellt sich heraus, dass der Dynamik der RNA Modifikationen eine besondere regulatorische Bedeutung für diverse zelluläre Prozesse zukommt. In der ersten Förderperiode des PROJEKTS standen die RNA Modifikationen m6A und m5C im Mittelpunkt unseres Projektes, in dem wir ausgewählte Methyltransferasen und Oxygenasen charakterisierten und Interaktionen der modifizierten RNAs mit spezifischen Proteinen sowie die Rolle der Modifikationen untersuchten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen widmen wir uns nun im Detail der molekularen Funktion, der Substratspezifität und dem chemischen Mechanismus verschiedener RNA-modifizierender Enzyme. RNA-Protein-Interaktionen werden in vivo mittels UV-crosslinking und Analyse der cDNA (CRAC) identifiziert, wobei auch Informationen über die genauen Bindungsstellen der Enzyme auf den Ziel-RNAs gewonnen werden können. Für einige ausgewählte Modifikationen werden wir neue chemischen Methoden zur Anreicherung und Transkriptom-weiten Analyse entwickeln, und damit auch die Verteilung der RNA Modifikation unter verschiedenen zellulären Bedingungen untersuchen. Durch den Vergleich von normalem Wachstum und dem unter Stressbedingungen kann der Einfluss der RNA Modifikationen auf die Genexpression eruiert werden. Mit biochemischen und strukturbiologischen Methoden werden wir weiterhin die molekularen Grundlagen der Substraterkennung und die unterschiedlichen enzymatischen Katalysemechanismen untersuchen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
