Projekt Bereich B

Jedes der Projekte in Bereich B wurde aus einer Position intimer Kenntnis ausgewählter Prozessierungsereignisse heraus konzipiert, wie z. B. Spleißen (B01), ein Adaptorkomplex, der RNA-Substrate für den Abbau selektiert (B03), der neu identifizierte PETISCO-Komplex in der piRNA-Biogenese (B04) und die Qualitätsüberwachung bei der Translation (B06). Klare Hinweise auf die Beteiligung von Modifikationen am jeweiligen Prozessierungsereignis bilden die Grundlage für eine Arbeitshypothese oder vertiefte Analysen bekannter Wechselwirkungen zwischen Prozessierung und Modifikation.

B01

N6-Methyladenosin (m6A) beeinflusst fast jede Phase des mRNA-Stoffwechsels, einschließlich des alternativen Spleißens, und seine Veränderung wird mit verschiedenen physiologischen Defekten und Krankheiten in Verbindung gebracht. Hier werden alle m6A-abhängigen Spleißvorgänge und alle m6A-Stellen, die das Spleißen beeinflussen, kartiert. Das mechanistische Zusammenspiel von Effektorproteinen und die Rolle von cis-regulierenden Elementen, die die m6A-vermittelte Regulierung beeinflussen, werden bewertet und Verbindungen zu RNA-bindenden Proteinen getestet. Bei dieser Arbeit werden Drosophila- und menschliche Zellen verwendet, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede herauszuarbeiten, und sie wird auf die mögliche Rolle anderer RNA-Modifikationen bei der Regulierung des alternativen Spleißens ausgedehnt.

B03

In eukaryotischen Zellen werden RNAs, die aus der allgegenwärtigen Transkription stammen, im Zellkern durch das RNA-Exosom schnell abgebaut, wobei konservierte Adaptorkomplexe wie der MTREC (Mtl1-Red1 core)-Komplex helfen. Hier werden Struktur und Funktion von MTREC durch Kristallographie und Kryo-EM untersucht. Die Struktur und das Zusammenspiel mit RNA-Substraten wird an der 5′-Cap und dem Poly(A)-Schwanz bestimmt, wobei der Schwerpunkt auf den Auswirkungen der Poly(A)-Polymerase Pla1 auf die Poly(A)-Schwanzlänge liegt. Darüber hinaus wird untersucht, ob/welche spezifischen post-transkriptionellen RNA-Modifikationen zur Rekrutierung von MTREC führen.

B04

In den Keimzellen der meisten Tiere interagieren kleine RNAs, so genannte piRNAs, mit Proteinen aus der Piwi-Unterfamilie der Argonaute-Proteine, um das Genom vor übermäßiger Aktivität von transponierbaren Elementen zu schützen. Hier wird die Rolle von 5′- und 3′-terminalen RNA-Modifikationen bei der Auswahl und Verarbeitung von piRNA-Vorläufern in C. elegans mit dem Piwi-Protein PRG-1 untersucht. Es wird eine Methode zur Isolierung von piRNA-Vorläufern entwickelt, um zusätzliche RNA-Modifikationen an diesen zu identifizieren und ihre Rolle bei der Unterscheidung von piRNA von anderen RNA-Verarbeitungsreaktionen zu untersuchen. Schließlich soll die Funktion des neu identifizierten CEY-1 bei der Verarbeitung von piRNA-Vorläufern untersucht werden.

B05

tRNAs werden stark modifiziert, um ihre Funktion bei der Translation zu unterstützen und das Fehlen verschiedener Modifikationen führt zu Fehlern bei der Translation, sowie zur Aggregation der entstehenden Proteine. Die kotranslationale Qualitätskontrolle erkennt und behebt verschiedene Übersetzungsdefekte, einschließlich Ribosomenkollisionen. In diesem Projekt soll eine Verbindung zwischen beiden Phänomenen hergestellt werden, indem untersucht wird, ob das Fehlen spezifischer tRNA-Modifikationen zu Ribosomenkollisionen führt, ob Translationsdefekte, die durch das Fehlen von tRNA-Modifikationen verursacht werden, von der kotranslationalen Qualitätskontrollmaschinerie erkannt und behoben werden, und schließlich, ob dies der daraus resultierenden Proteinaggregation (teilweise) entgegenwirkt.