Prinzipien der piRNA-vermittelten Regulation von mRNAs in Stammzellen: von der biologischen Funktion zum molekularen Mechanismus

• Antragsteller: Professor Dr. Claus-Dieter Kuhn, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490817893

PIWI-interagierende RNAs (piRNAs) sind kleine, nicht-kodierende RNAs, die sich vor Kurzem als Schlüsselfaktoren bei der Überwachung von mRNAs in verschiedenen Stammzelllinien herausgestellt haben. Diese Funktion erweitert ihre etablierte Rolle als essentielle Faktoren bei der Bekämpfung von Transposons in Keimzellen erheblich. Im hier beschriebenen, kooperativen Projekt planen wir, sowohl die biologische Funktion, als auch die molekularen Wirkmechanismen der Kontrolle von mRNAs durch piRNAs anhand zweier bedeutender Stammzellmodelle zu untersuchen: Zum einen bedienen wir uns der Stammzellen der Keimbahn in Drosophila Ovarien, zum anderen analysieren wir pluripotente Stammzellen aus Planarien der Spezies S. mediterranea. Im Allgemeinen verwenden Stammzellen die Glykolyse anstelle der Oxidativen Phosphorylierung als ihren Hauptenergielieferanten. Interessanterweise legen unsere aktuellen Daten hierbei eine direkte Regulation metabolischer mRNAs durch piRNAs nahe. Mithilfe einer Kombination von Hochdurchsatzstudien an Protein-RNA Komplexen, hochmoderner Drosophila Genetik, verschiedener Mikroskopieverfahren, Massenspektrometrie, biochemischer und bioinformatischer Verfahren planen wir, die neuartige Funktion von piRNAs bei der Umprogrammierung des Stammzellstoffwechsels und eine mögliche evolutionäre Konservierung dieser Regulation zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass unserer Studie bahnbrechende neue Erkenntnisse zum großen Einfluss von piRNAs in der Stammzellbiologie und ihren molekularen Wirkmechanismen liefert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Dr. Martine Simonelig, Ph.D.