SFB 902:  Molekulare Mechanismen der RNA-basierten Regulation

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Chemie ; Medizin
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2023
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 161793742

RNA-Moleküle nehmen eine wichtige Rolle in der Regulation zellulärer Prozesse ein. Über 90 % des humanen Genoms wird in nicht-kodierende RNAs transkribiert, die faszinierende dreidimensionale Strukturen annehmen können und sowohl enzymatische als auch regulative Funktionen ausüben. RNA steuert somit weitere Ebenen der Komplexität, Stringenz und Kontrolle zu den verschachtelten Regulationsnetzwerken in Zellen und Organismen bei. Diese Ebenen schließen Regulation von Transkription, Translation, Spleißen von pre-mRNA, mRNA-Abbau und –Transport mit ein – jeder dieser Aspekte wird im SFB 902 mit großem Erfolg beleuchtet.Langfristiges Ziel des SFB 902 ist, die Rolle und das Potential von RNA bei der Regulation zellulärer Funktionen zu untersuchen. Wir entwickeln innovatiove Methoden für die RNA-Forschung: Spektroskopische Technologien umfassen NMR-, EPR-, IR- und Fluoreszenzspektroskopie, Theoretische Ansätze, und hochmoderne Methoden in der Kryoelektronen- und superauflösenden Mikroskopie sowie strukturbiologische und und chemisch-biologische, speziell auf RNA ausgerichtete Methoden. Außerdem haben wir biologische Kernfragestellungen identifiziert, die sich mit RNA als Schlüsselmolekül bei zellulären Regulationsprozessen befassen. Wir konnten die Ligand-Erkennung durch Riboschalter-Aptamerdomänen aufklären und den molekularen Regulationsmechanismus von transkriptionellen und translationalen Riboschaltern beschreiben. Wir haben die Strukturen von zentralen zellulären Maschinerien wie der RNA-Polymerase und ribosomalen Komplexen mit Recycling-Faktoren aufgeklärt. Wir untersuchen das Zusammenwirken von RNA und Protein-Kofaktoren in der Ribosom-Biogenese sowohl in Pflanzen als auch in Archäen. Gestützt auf bioinformatische Ansätze identifizieren wir laufend weitere, cis-agierende RNA-Elemente, die im Folgenden strukturell und funktional im Rahmen des SFB 902 charakterisiert werden. Ein wesentlicher Ansatz des SFB 902 ist es, regulative RNA-Elemente invers zu modifizieren, durch Licht manipulierbar zu machen und diese regulativen Elemente willkürlich und ortsspezifisch lichtgesteuert freizusetzen, beispielsweise in Neuronen, in Pflanzen und in Zellen, die in Herz-Gefäßkrankheiten oder die Entstehung des Immunsystems involviert sind.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - NMR-spektroskopische Untersuchungen der konformationellen Dynamik regulativer RNA-Elemente (Teilprojektleiter Schwalbe, Harald )
• A02 - Entwicklung und Charakterisierung artifizieller Riboschalter (Teilprojektleiterin Süß, Beatrix )
• A03 - Untersuchung der Struktur und konformationelle Flexibilität von RNA mit EPR Spektroskopie (Teilprojektleiter Prisner, Thomas F. )
• A04 - Synthese rigider Spinsonden und anderer chemischer Werkzeuge zur Untersuchung von RNA-Strukturen (Teilprojektleiter Göbel, Michael )
• A05 - Dynamische Modellierung von RNA-Ligand-Komplexen (Teilprojektleiterin Burghardt, Irene )
• A06 - Licht-abhängige Riboschalter und miRNA Aktivität (Teilprojektleiter Heckel, Alexander )
• A07 - Untersuchung der molekularen Dynamiken von RNA-Modellsystemen mit zeitaufgelöster optischer und IR-Spektroskopie (Teilprojektleiter Wachtveitl, Josef )
• A08 - Quantitative Kartierung synaptischer Proteine und mRNA in Neuronen & eine nano-analytische Plattform zum Messen der Bindungsmechanismen RNA-bindender Proteine (Teilprojektleiter Heilemann, Mike )
• A09 - Molekulare Simulationen von RNA-Faltung und Funktion (Teilprojektleiter Hummer, Gerhard )
• A10 - RNA Strukturaufklärung mittels ortsspezifischer dynamischer Kernpolarisation im Festkörper (Teilprojektleiter Corzilius, Björn )
• A11 - RNA-Regulation durch Kationen – Einsichten durch Molekulare Simulationen (Teilprojektleiterin Schwierz, Ph.D., Nadine )
• B01 - mRNA-basierte Regulation in Neuronen (Teilprojektleiterin Schuman, Erin M. )
• B02 - Zelltypspezifische und Stress-modulierte Regulation von mikroRNA-Targets (Teilprojektleiterin Dimmeler, Stefanie )
• B03 - Genomweite Analyse von RNA-Erkennungselementen in afrikanischen Trypanosomen (Teilprojektleiter Göringer, H. Ulrich )
• B04 - Nicht-konventionelle Initiation der Translation in Bakterien (Teilprojektleiter Soppa, Jörg )
• B05 - Visualisierung des kompletten Transkriptionszyklus von RNA-Polymerase III und des bakteriellen Expressosoms mittels Kryoelektronentomografie (Teilprojektleiter Frangakis, Achilleas )
• B06 - Mechanismus der Rekodierung von UGA für die Insertion von Selenocystein in Archasen (Teilprojektleiter Rother, Michael )
• B07 - Kontrolle der mRNA-Translation und des Ribosom-Recyclings durch ABCE1 (Teilprojektleiter Tampé, Robert )
• B08 - Die Rolle von RNA-Elementen in der Biogenese der großen ribosomalen Untereinheit und der Prozessierung von rRNA in Bäckerhefe (Teilprojektleiter Bohnsack, Markus T. )
• B09 - Die Funktion pflanzenspezifischer RNA- und Proteinelemente für die Ribosom-Biogenese (Teilprojektleiter Schleiff, Enrico )
• B10 - Struktur und Funktion von Ribosomenbiogenesefaktoren und ihrer funktionalen Komplexe mit RNAs aus der kleinen ribosomalen Untereinheit und RNPs (Teilprojektleiter Wöhnert, Jens )
• B11 - Neue Methoden für die Untersuchung von RNA-Dynamik und RNP-Verteilung in neuronalen Zellen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Heckel, Alexander ;  Schuman, Erin M. )
• B12 - Strukturelle Dynamiken eukaryotischer H/ACA-Komplexe (Teilprojektleiter Hengesbach, Martin )
• B13 - Aufklärung der regulativen Mechanismen alternativer Polyadenylierung und Zellkern-Akkumulation von mRNAs durch SR-Proteine (Teilprojektleiterinnen Müller-McNicoll, Michaela ;  Zarnack, Katharina )
• B14 - Hochdurchsatz-Verfahren zur Identifizierung konservierter mRNA-Strukturen (Teilprojektleiterin Weigand, Julia Erika )
• B15 - Identifizierung von miRNA-Target-Hierarchien in der Entwicklung von Lymphozyte (Teilprojektleiter Krueger, Andreas )
• B16 - Cis-Target-Elemente des RNA-bindenden Proteins Arid5a in Entzündungs-Cytokin vermittelten Krankheiten (Teilprojektleiter Schlundt, Andreas )
• B17 - Funktion, Mechanismus und strukturelle Basis für die Genexpressionsregulation durch kleine regulative RNAs (sRNAs) in γ-Proteobakterien (Teilprojektleiter Bode, Helge Björn ;  Wöhnert, Jens )
• B18 - Strukturbiologie des SARS-CoV-2 mittels NMR-Spektroskopie (Covid19-NMR) (Teilprojektleiter Schwalbe, Harald )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Göringer, H. Ulrich ;  Müller-McNicoll, Michaela )
• Z - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Schwalbe, Harald )

• Antragstellende Institution: Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Beteiligte Hochschule: Technische Universität Darmstadt
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Biophysik; Max-Planck-Institut für Hirnforschung
• Sprecher: Professor Dr. Harald Schwalbe