Strukturelle Charakterisierung der human accelerated region 1 RNA vonMensch und Schimpansen
Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Erste Sekundärstrukturvorhersagen ergaben für hHAR1 eine kleeblattähnliche Struktur und für cHAR1 eine elongierte Haarnadelschlaufenstruktur. Mit den hier präsentierten mittels CD- und NMR-Spektroskopie generierten Daten bzw. Ergebnissen konnten diese Sekundärstrukturmodelle ausgeschlossen werden. Es ist gelungen ein validiertes Sekundärstrukturmodell als strukturbiologische Grundlage der humanen und der Schimpansensequenz der HAR1 RNA zu etablieren. Dieses kann und soll weitere Experimente, wie z. B. Bindungsassays anregen, um die bislang unbekannte Funktion der hier untersuchten RNA zu untersuchen. Darüber hinaus konnte in atomarer Auflösung die dreidimensionale Struktur der Subdomäne bzw. RNA Fragmente c37 und h37 bestimmt werden. Die beiden RNA Fragmente c37 und h37 repräsentieren Helix 1 in der volle Längen HAR1 RNA. Obwohl die beiden Fragmente (37 nt) nur 21% der Gesamtsequenz (124 nt) ausmachen, repräsentieren sie eine wichtige strukturelle Region. Der Vergleich der NMR Spektren der c37 und h37 RNA Fragmente mit denen der Schimpansen und humanen Sequenz der 124 nt HAR1 RNA ergaben eine erstaunlich gute Übereinstimmung in ihren Wasserstoffbrückenbindungsmustern, ihrer NOE Konnektivitäten der Iminoprotonen und ihrer korrespondierenden chemischen Verschiebungen. Dies impliziert, dass das c37 bzw. h37 RNA Fragment in gleicher Weise faltet, wie Helix 1 der volle Längen HAR1 RNA. Ebenfalls zeigt der Vergleich der Iminoprotonenregion in den jeweiligen 1H, 15N- HSQC Spektren des c37 und h37 RNA Fragments mit dem entsprechenden volle Längen HAR1 RNA Konstrukt, dass alle Iminoprotonenresonanzen der Fragmente in denen des volle Längen Konstrukts präsent sind. Helix 1 der c124 und h124 HAR1 RNA stellt somit eine sehr stabile und gut strukturierte Region dar. Es ist anzunehmen, dass sich die Ähnlichkeit der 3D Strukturen der c37 und h37 RNA auch in Helix 1 der c124 und h124 RNA wiederfindet. Die geringfügigen Unterschiede sind auf die Mutation des Basenpaars U6·A113 in c37 zu C6·G113 in h37, die sich in direkter Nachbarschaft zu dem internen asymmetrischen GAA loop befinden, zurückzuführen. Für die mittlere Region der hHAR1 RNA wurde eine unerwartet hohe Dynamik in den NMR Spektren beobachtet. Die humane Sequenz unterliegt einer GC gerichteten Genkonversion, weshalb diese erwartungsgemäß in eine stabilere Struktur falten sollte. CD Schmelzkurven zeigen für die h124 RNA einen Schmelzpunkt der sich zwischen den beiden Schmelzpunkten der c124 RNA befindet. Hieran anknüpfend wurden Mutationsstudien durchgeführt, um die mittlere Region der h124 RNA weiter zu charakterisieren. An den drei Mutanten sollen 15N editierte Relaxationsmessungen durchgeführt werden, um Aussagen über die Flexibilität bzw. Rigidität insbesondere im Kontext zum volle Längen Konstrukt der humanen HAR1 RNA.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2012) Inside Cover: NMR Studies of HAR1 RNA Secondary Structures reveal conformational dynamics in human RNA. ChemBioChem, 13 (14): 1974
Ziegeler, M., Cevec, M., Richter, C., Schwalbe, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cbic.201200401) - (2012) NMR Studies of HAR1 RNA Secondary Structures reveal conformational dynamics in human RNA. ChemBioChem, 13 (14): 2100-12
Ziegeler, M., Cevec, M., Richter, C., Schwalbe, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cbic.201200401)
