Kontrolle von Boten-RNAs durch mRNP-Acetylierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Ohler; Professor Dr. Georg Stoecklin
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313024148

Die Acetylierung von Histon- und Transkriptions-assoziierten Proteinen spielt eine wichtige Rolle in der epigenetischen und transkriptionellen Regulation der Genexpression. In der ersten SPP Förderperiode haben wir entdeckt, dass die Histon-Acetyltransferasen p300/CBP und die Histon-Deacetylasen HDAC1&2 Genexpression auch auf post-transkriptioneller Ebene durch die Steuerung der globalen Poly(A) RNA Stabilität regulieren. Dieser regulatorische Schalter beruht auf der Acetylierung des CCR4-CAF1-NOT Komplexes, der für die Deadenylierung von mRNAs verantwortlich ist. Mit dem Schalter wird ein dynamischer Modus der Genexpression realisiert, in dem aktive Transkription mit einer hohen mRNA-Abbaurate einhergeht. In Folgearbeiten haben wir RNA-Bindeproteine (RBPs) identifiziert, die nach HDAC-Hemmung eine verstärkte Bindung an Poly(A)-RNA aufweisen. Wir konnten für das RBP CPEB4 zeigen, dass es über Acetylierung reguliert wird. Gleichzeitig haben wir rechnerbasierte Methoden entwickelt, um die Bindestellen von RBPs basierend auf Crosslinking und Immunpräzipitations (CLIP)-Analysen zu identifizieren, sowie Algorithmen zur genauen Annotation von translatierten offenen Leserastern in "ribosome footprinting" Daten etabliert.In der zweiten Förderperiode des SPP 1935 wollen wir die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Arbeitsgruppen Ohler und Stoecklin fortsetzen, um die Expertise in RNA Biochemie, Genomik und Bioinformatik gemeinsam zu nutzen. Unser Ziel ist es, ein molekulares Verständnis der Mechanismen zu erlangen, welche der Acetylierungs-abhängigen Regulation von mRNA Abbau und mRNP Funktionen zu Grunde liegen. Damit einhergehend werden wir neue und verbesserte Algorithmen für die genaue Bestimmung von Translations-Änderungen entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir HeLa Zelllinien mit endogen markiertem NOT1 und CPEB4 hergestellt, sowie CLIP von CPEB4 erfolgreich etabliert. Im einzelnen verfolgen wir drei Ziele: 1) Neue Komponenten des CCR4-CAF1-NOT Komplexes zu charakterisieren, basierend auf unseren Ergebnissen der quantitativen Reinigung des Komplexes mittels endogen markiertem NOT1. 2) Die RNA-Bindespezifität von CPEB4 und dessen Regulation durch Acetylierung zu bestimmen, basierend auf unseren poly(A) RNA „capture“ Analysen zur Identifizierung von Acetylierungs-abhängigen RBPs. 3) Computergestützte Methoden zur Quantifizierung und Änderungen der Translation von mRNAs zu entwickeln, um die Acetylierungs-abhängige Regulation von CPEB4 und der Proteinsynthese allgemein messen zu können. Das vorgeschlagene Projekt wird unser Verständnis der Acetylierungs-abhängigen Kontrolle der Genexpression auf post-transkriptioneller Ebene voranbringen, sowie einem breiten Kreis von Nutzern neue Methoden zur verbesserten Analyse der Translation zur Verfügung stellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1935: Deciphering the mRNP code: RNA-bound determinants of post-transcriptional gene regulation