Projektbereich A: RNA Modifikationen betrachten Prozessierung

Die Projekte in Bereich A zeichnen sich durch eine langjährige Expertise auf dem Gebiet der RNA-Modifikationen aus und verfügen dementsprechend über aussagekräftige veröffentlichte, oder vorläufige Daten, die eine solide Grundlage für die Erforschung von Verbindungen zum Gebiet der RNA-Prozessierung bieten. In einigen Projekten ist die RNA Prozessierung bereits so weit charakterisiert, dass eine Untersuchung der
mechanistischen und funktionellen Auswirkungen gerechtfertigt ist.

Bereich A bietet zentrale Kompetenzen im Bereich der RNA-Modifikationen durch zahlreiche Gruppenleiter, die in diesem Bereich fest etabliert
sind. Dazu gehört vor allem die Kompetenz in der Modifikationsanalytik in A01, A02 und A06, die durch zahlreiche gemeinsame Publikationen
dokumentiert ist, z.B. Frye, Tuorto, Stoecklin, Helm, & Lyko, Jäschke & Helm . Weitere interne Verbindungen innerhalb des Bereichs A ergeben
sich aus der Tatsache, dass A03, A04 und A05 durch die Immunologie als gemeinsames Thema verbunden sind. Mehrere gemeinsame Publikationen, z.B. von Ruggieri & Stoecklin, Helm & Butter und Dalpke & Helm , dokumentieren die effektive Zusammenarbeit (siehe Publikationen und bestehende Netzwerke). Mehrere PIs sind an gemeinsamen DFG-Gruppenförderinstrumenten beteiligt, z.B. TRR 186 (Ruggieri, Stoecklin) oder SPP1784 (Dalpke, Helm, Jäschke, Lyko, Papavasiliou). Die oben genannten Verbindungen zeugen von einem soliden, bereits etablierten Kooperationsnetzwerk, das RMaP einen Startimpuls geben wird.

A01

DNMT2, NSUN2 und NSUN6 katalysieren die Übertragung einer Methylgruppe auf die C5-Position bestimmter Cytosine in tRNA. Das Vorhandensein von 5-Methylcytosin (m5C) kann die tRNA-Spaltung beeinträchtigen, eine Fehlregulierung kann zu Defekten in der Zelldifferenzierung und zu Krankheiten führen. Durch die Entwicklung von niedermolekularen Modulatoren, die auf das Cystein im aktiven Zentrum abzielen, und eines potenten, selektiven RNA-Aptamers soll das therapeutische Potenzial der Modulation der Methylaseaktivität untersucht werden. Diese werden neben der genetischen Deletion auch als Instrumente zur Untersuchung der Mechanismen eingesetzt, durch die m5C das Schicksal und die Differenzierung von Zellen steuert.

A02

Die Modifikation von RNA 5'-Enden mit des nicht-kanonischen NAD+ cap wurde in Bakterien, Hefe und Säugetierzelllinien beschrieben, aber die biologischen Konsequenzen des NAD+ cap sind noch nicht ausreichend verstanden. Hier wird der Einfluss der 5'-NAD+ cap auf verschiedene Prozesse im Leben einer RNA untersucht, von der Transkription über das RNA-Spleißen, die 3'-Spaltung und die Polyadenylierung bis hin zum RNA-Umsatz. Darüber hinaus wird ein möglicher Einfluss des NAD+-Cappings auf die Einführung weiterer Modifikationen, insbesondere Methylierungen, in die RNA untersucht. Schließlich wird auch der NAD+-decappingprozess untersucht.

A03

Angeborene Immunantworten über endosomale Toll-like-Rezeptoren (TLR) 7 und 8 werden durch exogene mikrobielle RNA stimuliert. Die
RNA-TLR-Interaktion hängt von der RNA-Verarbeitung ab und wird durch bestimmte RNA-Modifikationen behindert. Hier werden „Omics-Techniken“ eingesetzt, um Veränderungen in subzellulären Proteomen, Sekretomen und der Proteinbindung an immunstimulierende RNA zu untersuchen. Die Rolle der RNase 6 bei der mikrobiellen RNA-Verarbeitung, ihre Spaltungsmechanismen und die Rolle der hemmenden
2'-O-Ribose-Methylierung der RNA werden analysiert und weitere endosomale RNA-Interaktoren identifiziert, die an der RNA-Verarbeitung
und der TLR-Stimulation beteiligt sind.

A04

RNA-Modifikationen, einschließlich RNA-Editierung durch Desaminierung, können dynamisch sein und treten nicht nur in rRNA und tRNA, sondern
auch in mRNA auf. Kataloge spezifischer mRNA-Modifikationen und ihrer Auswirkungen auf die mRNA-Stabilität oder die Translationseffizienz
wurden bisher willkürlich aus verschiedenen Zelllinien zusammengestellt. Um ein umfassendes Bild der komplexen Zusammenhänge zu erhalten, wird hier eine einzige Zelllinie verwendet, um die Zusammenhänge zwischen mRNA-Modifikation, Abbau und Translation zu analysieren und die damit verbundenen RNA-bindenden Proteine und RNA-assoziierten Komplexe zu charakterisieren.

A05

RNA-Modifikationen in RNA-Viren stehen im Zusammenhang mit der RNA-Verarbeitung, dem Abbau, der Strukturbildung und insbesondere der
Umgehung des Immunsystems. Trotz ihrer offensichtlichen Bedeutung sind die Ergebnisse zum Nachweis und zur Kartierung viraler
RNA-Modifikationen lückenhaft und zum Teil umstritten. Hier werden die Modifikationsmuster der flaviviralen Genom-RNA (gRNA) bei der Infektion verschiedener Wirtszellen im Detail analysiert. Die Modifikationsmuster werden dann zeitaufgelöst analysiert, und ihre Auswirkungen auf die gRNA-Verarbeitung sowie auf die angeborene Immunantwort werden bewertet. Schließlich werden Vergleiche mit anderen RNA-Viren, einschließlich Sars-CoV-2, gezogen.

A06

tRNAs werden als Vorläufer transkribiert die einer Reifung bedürfen, einschließlich unkonventionellem Spleißen und Modifikation für die
Funktion bei der Translation. Hier werden die Modifikationen im Hinblick auf die tRNA-Verarbeitung untersucht, beginnend mit der Rekonstitution
der enzymatischen Schritte in vitro. Die Auswirkungen von nicht modifizierter/falsch prozessierter tRNA werden dann in vivo bewertet, um
herauszufinden, wie strukturelle Zwänge eine Hierarchie im Zusammenspiel von Modifikation und Verarbeitung herstellen. Schließlich werden die
Modifikationsmuster und der Verbleib von tRNAs nach der Ablation von Introns und der Bildung von intronischen zirkulären tRNA-RNAs
charakterisiert.