Die Funktion von mRNA Modifizierungen in der Regulation der Translation

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marina V. Rodnina, seit 4/2021
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404931650

In zellulären RNAs wurden über 100 verschiedene Arten von chemischen Modifikationen festgestellt. Technische Fortschritte in den hochauflösenden Sequenzierungsmethoden haben folgende Modifikationen in eukaryotischen mRNAs gezeigt: N6-Methyladenosin (m6A), 5-Methylcytosin (m5C), sein Oxidationsprodukt 5-Hydroxymethylcytosin (hm5C), N1-Methyladenosin (m1A), N6,2’-O-Dimethyladenosin (m6Am) und Pseudouridin (Ψ). mRNA-Modifikationen können als epigenetische Marker agieren, die die Translation bestimmter mRNAs regulieren. Jedoch ist noch nicht bekannt, wie genau diese Modifikationen den Translationsmechanismus beeinflussen. Das Ziel dieser Studie ist, zu klären, wie m6A, m5C und m1A die einzelnen Schritte der Translation (Initiation, Elongation, Termination und Recycling) modulieren. Zu diesem Zweck werden wir synthetische mRNAs mit Modifikationen an unterschiedlichen Positionen benutzen und ihre Translation mit Hilfe eines zellfreien Hefetranslationssysthems testen, das aus gereinigten tRNAs, Translationsfaktoren und ribosomalen Untereinheiten zusammengestellt wird. Die Teilreaktionen der Peptidverknüpfung sowie die GTP Hydrolyse werden wir in Echtzeit messen und dabei in unserem Labor etablierte biochemische und biophysikalische Methoden benutzen (Quenchflow in Kombination mit HPLC sowie Fluoreszenz- und FRET-basierte kinetische Methoden). In Zusammenarbeit mit Professoren an der Universität Kassel werden wir die synergistischen Effekte der 5-Methyloxycarbonylmethyl-2-thiouridin (mcm5s2U34)- und 5-Methyl-cytosin (m5C)-Modifikationen der tRNALys aus Hefe in den verschiedenen Stadien der Translation untersuchen. Das Projekt wird einen umfassenden Überblick über die Bedeutung der mRNA and tRNA Modifikationen für die Translation schaffen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1784: Chemische Biologie natürlicher Nukleinsäuremodifikationen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Namit Ranjan, Ph.D., bis 3/2021