Struktur- und Funktionsanalyse der Transkriptions-regulierenden Kinasen Cdk10 und Cdk11

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Geyer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226824387

Die Regulation der Transkription ist von maßgeblicher Bedeutung für die Genexpression in eukaryotischen Zellen. Unterschiedliche Phosphorylierungsmuster der RNA Polymerase II und ihrer Regulationsfaktoren korrelieren mit den Transkriptionsstadien der Initiation, des Pausierens, der Elongation und Termination. Die Phosphorylierungen werden von Cyclin-abhängigen Kinasen (CDKs) gesetzt, die in einem komplexen Zusammenspiel den Transkriptionszyklus regulieren. In der ersten Förderperiode haben wir die Kristallstrukturen von Cdk12/CycK und Cdk13/CycK bestimmt und in Kollaborationen die Inhibition der Kinaseaktivität durch die kleinen, molekularen Wirkstoffe dinaciclib und THZ531 untersucht. In der zweiten Förderperiode beabsichtigen wir unsere Struktur-Funktionsstudien auf die Kinasen Cdk10/Cyclin M und Cdk11/Cyclin L zu erweitern. Beide Proteinkomplexe sollen unter anderem die Transkription und das RNA Splicing regulieren. In Vorarbeiten haben wir den Cdk10/Cyclin M Proteinkomplex aus baculo-Virus infizierten Zellkulturen gereinigt, die Kinaseaktivität analysiert und initiale Proteinkristalle gezüchtet. Ebenso haben wir erste Expression- und Reinigungstests von Cdk11/CycL unternommen. Die zentralen Ziele dieses Forschungsvorhabens sind die Strukturbestimmung des Cdk10/CycM Komplexes, die Charakterisierung der Phosphorylierungsaktivität und -spezifität, die Analyse der zellulären Substrate durch eine analog-sensitive Kinase, die Generierung von Cdk10- und Cdk11-defizienten Zelllinien mittels CRISPR/Cas, die Struktur-Funktionsanalyse von Cdk11/CycL und schließlich die Fortsetzung der Strukturanalyse von Cdk12/CycK und Cdk13/CycK Komplexen aus der ersten Förderperiode mit molekularen Inhibitoren. Diese Arbeiten werden wesentlich zum Verständnis der molekularen Mechanismen der Transkriptionsregulation beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen