Identifizierung und Charakterisierung von RNA Modifikationen mit immunmodulatorischen Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Dalpke; Professor Dr. Mark Helm
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404931941

Die Diskriminierung zwischen „Selbst“ und „Fremd“ durch das angeborene Immunsystem geschieht durch Rezeptoren, die Pathogen-assoziierte molekulare Muster erkennen. Diese Gruppe beinhaltet unter anderem die endosomalen Toll-like Rezeptoren, von denen TLR7, 8 und 13 Nukleinsäuren aus Säugern von solchen unterscheiden, die mikrobiellen Ursprungs und damit potentiell pathogen-assoziiert sind. Endogene RNA Modifikationen bilden dabei ein diskriminatorisches Prinzip. In früheren Arbeiten hatten wir bereits Gm identifiziert, eine in tRNA natürlich vorkommende Ribosemethylierung, welche nicht nur Erkennung durch TRL7 verhinderte, sondern in definiertem Sequenzkontext sogar als Antagonist eine TLR7-vermittelte Interferonantwort auf Gemische mit ansonsten stimulatorischer RNA unterdrückte. Dieses Projekt zielt auf die Identifizierung weiterer Modifikationen ab, welche TLR-vermittelte Immunantworten beeinflussen. Als Ausgangspunkt zur Isolierung einzelner nicht-stimulativer tRNA Spezies dienen subfraktionierte tRNA Präparationen, die differentielle Aktivität in einem ELISA-Assay zeigen. Relevante Modifikationen innerhalb einer tRNA können durch Synthese und Testung so genannter Modivarianten identifiziert werden, also tRNAs die nur eine oder wenige der natürlichen Modifikationen tragen. Damit wurde kürzlich eine weitere nicht-stimulative Modifikation entdeckt. Diese Modifikationen, nämlich Tm, trägt ebenfalls eine Ribosemethylierung, ist aber, trotz der Ähnlichkeit deutlich weniger aktiv als Gm. Daher schlagen wir vor, systematisch die Struktur der Nucleobase von Nucleosiden mit Ribosemethylierung innerhalb von Oligoribonucleotiden zu variieren, um die atomaren Details zu identifizieren, die den dämpfenden Effekt auf die TLR vermittelte Interferon Antwort verantworten. Um physiologische Effekte zu adressieren, werden wir Expressionsniveaus von relevanten Methyltransferasen, sowie Stimuli welche diese modulieren, untersuchen. Im Hinblick auf eine Immunantwort in biologischen Systemen einschließlich Immunevasion und Autoimmunität, schlagen wir die Generierung und Untersuchung von knock-out Organismen ohne Methyltransferaseaktivität vor, um den Einfluss von RNA Modifikationen in vivo zu studieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1784: Chemische Biologie natürlicher Nukleinsäuremodifikationen