Die Funktion von Pumilio2 bei der lokalen Proteinsynthese in Neurone

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Kiebler
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270067186

Die Regulation der lokalen Proteinsynthese an der Synapse hat eine besondere Bedeutung für Nervenzellen. Hierfür werden ausgewählte mRNAs mit der Hilfe von RNA-Bindeproteinen (RBPs) in Ribonukleoprotein Partikel (RNPs oder RNA Granula) verpackt und entlang von dendritischen Mikrotubuli zu den Synapsen transportiert. Dabei geht man davon aus, dass die Translation während des Transports reprimiert wird. Man kennt jedoch weder den genauen zugrunde liegenden Mechanismus der Translationskontrolle noch die daran beteiligten Moleküle. Das Neuronen-spezifische RBP Pumilio2 (Pum2) ist ein gut bekannter, konservierter Translationsregulator in vielen Organismen und Zelltypen. Es reguliert die Translation bestimmter mRNAs, wie zum Beispiel eIF4E mRNA, wie auch SCN1a und SCN8a, die für die Natriumkanäle Nav1.1 und Nav1.6 kodieren. Pum2-defiziente primäre hippocampale Neurone haben Defizite in Dornenfortsätzen wie auch in ihrer Erregbarkeit. Zudem neigen Pum2-defiziente Mäuse zu epileptischen Anfällen. Die Tatsache, dass Pum2 neben dem Doppelstrang-RBP Staufen2 in neuronalen RNPs vorkommt, legt daher eine Funktion bei der lokalen Translation von dendritischen lokalisierten mRNAs nahe. Dies soll in dem vorliegenden Projekt näher untersucht werden. Dazu planen wir zum einen neuronale Pum2-enthaltenden RNPs zu isolieren, zum anderen mRNAs aus Polysomen-Gradienten von Wildtyp und Pum2-defizienten Maushirnen miteinander zu vergleichen. Eine detaillierte bioinformatische Analyse der mRNAs beider Ansätze sollte uns die physiologisch relevanten Pum2 Ziel-mRNAs liefern. In Zusammenarbeit mit Medenbach (Projekt 9) wollen wir zudem ein in vitro Translationssystem aus neuronalen Extrakten der Maus etablieren. In Verbindung mit den vorhandenen Mausmodellen im Kiebler Labor versprechen wir uns dabei, den genauen Mechanismus der Pum2-vermittelten Translationskontrolle zu verstehen. Ein besonderer Fokus gilt dabei im Anschluss der lokalen Proteinsynthese an der Synapse. Zudem versprechen wir uns dabei Einblicke in die gestörte Translationsregulation zu erlangen, die letztendlich zu den beobachteten epileptischen Anfällen bei Pum2-defizienten Mäusen führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2333: Makromolekulare Komplexe in der mRNA Lokalisation