Strukturelle Untersuchungen des Aquarius Proteins und assoziierter Spleißfaktoren, welche das prä-mRNA Spleißen mit nachfolgenden Schritten der RNA-Prozessierung koppeln

• Antragsteller: Dr. Vladimir Pena, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241796087

Das Spleißosom ist eine aus RNA- und Proteinkomponenten bestehende molekulare Maschine, die auf prä-mRNA Molekülen assembliert wird, um hier das präzise Herausschneiden der Introns und die nachfolgende Ligierung der Exonabschnitte zu katalysieren. Der gesamte Spleißzyklus ist von hochdynamischer Natur. Das Spleißosom durchläuft zahlreiche Schritte, in denen Struktur und Zusammensetzung der molekularen Maschine verändert werden. Diese Schritte werden durch die Motoraktivitäten von RNA-Helikasen angetrieben. Spleißosomale Komponenten sind nicht nur in der eigentlichen Katalyse des Spleißens involviert, sie sind darüber hinaus auch von großer Bedeutung für die Kopplung des Spleißvorgangs an andere Schritte des RNA Metabolismus. Aquarius ist eine große spleißosomale Helikase, die an definierter Stelle das Intron bindet und so das Spleißereignis sowohl mit der Positionierung des Exon-Junction-Komplexes auf der RNA koppelt als auch mit der Ausbildung von snoRNPs aus Intronsegmenten. Sowohl die Struktur von Aquarius als auch der Kopplungsmechanismus ist weitgehend unbekannt.Zahlreiche Indizien weisen darauf hin, daß Aquarius zunächst als Teil eines pentameren Komplexes in das Spleißosom rekrutiert wird (sog. intron-binding complex, IBC). Aquarius und andere IBC Komponenten bleiben bis zum Ende des Spleißzyklus stabil im Spleißosom integriert. Die Aufklärung der mechanistischen Rolle, die Aquarius und somit der gesamte IBC bei der Kopplung dynamischer Umformungen des Spleißosoms an nachfolgende RNA-Prozessierungsereignisse hat, würde durch die Kenntnis einer 3D Struktur mit atomarer Auflösung enorm gewinnen. Es ist daher unser Hauptanliegen, die Strukturen von Aquarius, des Komplexes mit der RNA und des gesamten IBC Komplexes mittels Röntgenkristallographie aufzuklären. Diese Studien werden durch biochemische und biophysikalische Analysen sowohl des isolierten Komplexes als auch im spleißosomalen Kontext ergänzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien