Entschlüsselung des molekularen Codes der Protein-RNA-Bindung während der mRNA-Lokalisation

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Zarnack
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270067186

mRNA-Lokalisation und lokale Translation stehen unter der Kontrolle RNA-bindender Proteine (RBPs), die wichtige Regulatoren der eukaryontischen Genexpression darstellen. Die Erkennung der Ziel-mRNAs erfolgt über cis-aktive Elemente, sogenannte Zipcodes oder Lokalisierungselemente, die aus charakteristischen Sequenzmotiven und/oder Strukturelementen bestehen. Die RBPs rekrutieren die Ziel-mRNAs in große Transportpartikel, welche sich meist aktiv entlang der Zytoskelettbahnen bewegen. In jüngster Zeit verdichten sich die Hinweise, dass der gemeinsame Transport von mRNAs und Membranstrukturen einen weiteren häufig genutzten Weg des intrazellulären mRNA-Transports darstellt. Um die Verbreitung und die möglichen Funktionen dieser neuen Transportroute zu untersuchen, werden wir in Zusammenarbeit mit mehreren FOR2333-Arbeitsgruppen eine umfangreiche Bestandsaufnahme Membran-assoziierter RBPs in Pilzen und Säugetieren durchführen.Über die letzten Jahre wurden neue ribonomische Methoden entwickelt, die es erlauben, RBP-Bindung und deren regulatorische Konsequenzen auf Genom-weiter Ebene zu untersuchen, darunter die UV-Kreuzvernetzung mit Immunopräzipitation (CLIP) und verwandte Techniken zur in vivo-Kartierung von RBP-Bindestellen. Die Analyse und Interpretation dieser Daten steckt jedoch noch in den Kinderschuhen. Um die Einschränkungen zu überwinden und eine verlässliche Kartierung und Quantifizierung der RBP-Bindung zu ermöglichen, werden wir anhand von öffentlich zugänglichen iCLIP-Datensätzen bestehenden Analysemethoden testen und bewerten. Zudem werden wir robuste Quantifikationsstrategien entwickeln, die u.a. Unterschiede in der Transkriptmenge ausgleichen. Die erhaltenen RBP-Bindestellen werden wir in Bezug auf das Vorhandensein von Sequenzmotiven, unterschiedliche Bindestellen-Konformationen und die Ausbildung von RNA-Sekundärstrukturen charakterisieren. Durch die Verknüpfung dieser Merkmale werden wir neue Einsichten erlangen in den molekularen Code, der die RNA-Bindung bestimmt. In Zusammenarbeit mit mehreren FOR2333-Arbeitsgruppen werden wir den erstellten Analyse-Ablaufplan nutzen, um Neues zu lernen über die Art der RNA-Bindung des She-mRNA-Transportkomplexes in Hefe, die Ziel-mRNA-Erkennung des Translationsregulators Pumilio2 in Säugetier-Nerven und die funktionellen Konsequenzen des Exon-Junction-Komplexes auf die mRNA-Lokalisation in Fruchtfliegen.

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