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Projekt
Die Rolle von RNA-Turnover bei der pflanzlichen Stressantwort
Fachliche Zuordnung
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433113158
Die Regulation der RNA-Stabilität spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Genexpression. Während „Housekeeping“-Gene normalerweise sehr stabile RNAs produzieren, kodieren Gene, die auf Stress reagieren, häufig RNAs mit geringer Stabilität. Dies ermöglicht einen schnellen RNA-Umsatz, der essentiell für die schnelle Anpassung an veränderte Umweltbedingungen und Stresse ist. Die biochemischen Stoffwechselwege, die die RNAs in Pflanzen abbauen, sind gut verstanden. Es ist jedoch weitgehend unbekannt, wie Stress bestimmte RNAs destabilisiert und wie die Zielspezifität von RNA-abbauenden Enzymen kontrolliert wird. Um diese Fragen zu beantworten, werden wir unsere kürzlich entwickelte ERIC-Sequenzierungstechnologie mit Keimlingen von Arabidopsis thaliana durchführen, die verschiedenen Stressen ausgesetzt werden. Traditionell wurde der RNA-Abbau und die RNA-Halbwertszeit nach Behandlung mit hochtoxischen Transkriptionsinhibitoren wie Actinomycin D und Cordycepin bestimmt. Wir entwickelten eine neuartige Methode (ERIC-seq), bei der RNAs mit nicht-toxischem 5-Ethinyluridin (5-EU) markiert werden und anschließend im Hochdurchsatzverfahren sequenziert werden. Damit konnten wir erstmals die RNA-Stabilität in Pflanzen nicht-invasiv bestimmen. Wir werden diese Technik anwenden, um die Stabilität von Kern- und Chloroplasten-kodierten RNAs unter verschiedenen abiotischen Stressbedingungen zu untersuchen. Darüber hinaus werden wir die Rolle spezifischer zytosolischer und chloroplastischer RNA-Abbau- und Stabilisierungswege unter ausgewählten Stressbedingungen analysieren. Dieser Ansatz wird es uns ermöglichen, stressspezifische RNA cis-Elemente zu identifizieren, die (1) die RNA-Stabilisierung und -Destabilisierung unter abiotischen Stressbedingungen beeinflussen und (2) die Spezifität der RNA-Abbauwege für Subpopulationen von RNAs bestimmen. Solche Sequenzelemente werden funktionell untersucht, mit der Aktivität von spezifischen Endonucleasen verknüpft, und zur Identifizierung neuer transregulatorischer RNA-Stabilitätsfaktoren verwendet. Als wesentliches Ergebnis wird unser Ansatz die Auswirkungen des RNA-Umsatzes auf die Genregulation bei Stress im transkriptomweiten Maßstab identifizieren.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
