Entschlüsselung des Bindeverhaltens des Multi-RRM-Proteins Rrm4 während des endosomalen RNA-Transports in Ustilago maydis

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Feldbrügge
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270067186

Der Transport von mRNA ist wichtig um zu entscheiden, wo und wann Proteine in der Zelle exprimiert werden. Ein gut untersuchter Translokationsmechanismus ist der endosomale mRNA-Transport entlang von Mikrotubuli in infektiösen Hyphen des Maispathogens Ustilago maydis. Der Schlüsselfaktor ist das Protein Rrm4, welches drei RNA-Erkennungsmotiv (RRM)-Domänen zur Bindung von RNA aufweist. Wir konnten kürzlich das kleine Glyzin-reiche RNA-bindende Protein (RBP) Grp1 als neuen Interaktionspartner und Teil der transportierten mRNPs identifizieren. Durch eine vergleichende Studie der beiden ko-lokalisierenden RBPs konnten wir die erste transkriptomweite Ansicht des endosomalen mRNA-Transports erhalten. Dabei zeigte sich, dass beide Proteine einen großen Satz von etwa 2.000 gemeinsamen Ziel-Transkripten teilen. Beide RBPs binden bevorzugt nahe zueinander in der 3´ UTR, was eine gemeinsame Funktion nahelegt. Im Falle von Rrm4 konnte die Sequenz UAUG als definiertes Bindemotiv identifiziert werden, welches hauptsächlich in Bindestellen im offenen Leserahmen auftritt und durch die dritte RRM-Domäne von Rrm4 erkannt wird. Interessanterweise erkennt Rrm4 spezifisch Markierungspunkte der Translation, insbesondere Start- und Stop-Codons, was auf eine enge Verbindung von Transport und translationeller Kontrolle der Ziel-mRNAs hindeutet. Dies spricht dafür, dass die endosomale Transportmaschinerie maßgeschneiderte Transportstrategien für verschiedene Gruppen von Fracht-mRNAs verwendet.In der zweiten Förderperiode werden wir untersuchen, (i) wie verschiedene Transportstrategien von Rrm4 durch die drei vorhandenen RRM-Domänen umgesetzt werden, und (ii) welche molekularen Konsequenzen die Bindung an Markierungspunkte der Translation auf die räumlich-zeitliche Expression der kodierten Proteine hat. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir eng mit Partnern innerhalb der Forschergruppe FOR2333 zusammenarbeiten und globale Ansätze wie iCLIP und Ribosomen-Kartierung (Ribosome Profiling) verbinden. Diese Arbeit wird damit die Grundlage schaffen, um zu verstehen, wie RBPs mit mehreren RNA-Bindedomänen und verschiedenen Interaktionspartnern ihre Funktion während zellulärer Prozesse wie dem RNA-Transport koordinieren.

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