Molecular mechanism of translation-independent mRNA targeting to the tubular and cortical endoplasmic reticulum network
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aktiver Transport und lokale Translation von mRNAs trägt zur räumlichen Organisation von Proteinen innerhalb von Zellen bei. Im allgemeinen wird die sogenannte mRNA Lokalisation durch cytoplasmatische Motorproteine gewährleistet, die direkt oder indirekt über die RNA-Bindeproteine die zu transportierenden mRNAs binden. Lokalisierte mRNAs können als Einzelmoleküle oder Gruppen mehrerer RNAs (sog. RNA granules) bewegt werden. Neuere Arbeiten deuten darauf hin, dass der Transportprozess in einigen Fällen gemeinsam mit Vesikeltransport oder der Bewegung ganzer Organellen erfolgt, was eine viel stärkere Koordinierung von Transportvorgängen in Zellen als bisher vermutet bedeuten würde. Daher waren die Ziele dieses Projektes, das Ausmaß und die biologische Funktion des Co-Transport von mRNAs mit dem Endoplasmatischen Retikulum (ER), einem ausgeprägten intrazellulären Membran-Netzwerk mit Funktionen in Protein- und Lipidsynthese, zu verstehen. Unter Verwendung der Bäckerhefe als Modellorganismus konnten wir zeigen, dass die Lokalisation von mRNAs, die für Membran- oder sekretierte Proteine kodieren (diese Proteine werden im allgemeinen an der Oberfläche des ER translatiert), von einer korrekten Organisation von tubulären ER Membranstrukturen abhängt. Am Beispiel einzelner mRNAs wurde nachgewiesen, daß die Bindung an das ER unabhängig von der Translation der jeweiligen mRNAs und somit unabhängig von Signalsequenzen im Protein ist. Eine wichtige Erkenntnis war, dass ein zuvor identifizierten RNA-bindendes Protein, She2p, an ER binden kann und eine Vorliebe für stark gekrümmte Membranen aufweist, wie sie röhrenförmige ER-Strukturen aufweisen, die sich zusammen mit lokalisierten mRNAs zur Hefe-Knospe hinbewegen. She2p ist somit verbindenden Komponente zwischen ER und lokalisierten mRNAs in Hefe. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, daß die Lipidzusammensetzung des ER wichtig für eine korrekte mRNA Lokalisierung ist und dass eine Erhöhung eines bestimmten Lipids, Phosphatidylethanolamin zu einer fehlerhaften Lokalisation von mRNAs führt. Grund dafür ist sehr wahrscheinlich die Schaffung zusätzlicher oder abnormaler Bindungsstellen für das She2 Protein durch die veränderte Lipidzusammensetzung. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Rolle der Membranstruktur und Lipidzusammensetzung für den cytoplasmatischen RNA Transport bisher unterschätzt wurde, und unterstreicht die Bedeutung der Integrität von ER-Membranen für die mRNA-Lokalisierung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
2012. Localization of a subset of yeast mRNAs depends on inheritance of endoplasmic reticulum. Traffic. 13:1642–1652
Fundakowski, J., O. Hermesh, and R.-P. Jansen
-
2013. Association of the Yeast RNA-binding Protein She2p with the Tubular Endoplasmic Reticulum Depends on Membrane Curvature. Journal of Biological Chemistry. 288:32384–32393
Genz, C., J. Fundakowski, O. Hermesh, M. Schmid, and R.P. Jansen
-
2013. Take the (RN)A-train: localization of mRNA to the endoplasmic reticulum. Biochim. Biophys. Acta. 1833:2519– 2525
Hermesh, O., and R.-P. Jansen
-
2014. mRNA transport meets membrane traffic. Trends in Genetics. 30:408–417
Jansen, R.-P., D. Niessing, S. Baumann, and M. Feldbrügge
-
2014. Yeast phospholipid biosynthesis is linked to mRNA localization. Journal of Cell Science. 127:3373–3381
Hermesh, O., C. Genz, I. Yofe, M. Sinzel, D. Rapaport, M. Schuldiner, and R.P. Jansen
