Translationskontrolle dendritischer mRNAs durch Makorin RING-Zinkfinger Protein 1 in Neuronen des Säugerhirns

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Kindler, seit 11/2018
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248069749

Für bestimmte Lernvorgänge und Gedächtnisleistungen von Säugetieren ist eine Neusynthese von Proteinen in Neuronen des Gehirns erforderlich. In einigen Fällen erfolgt diese lokal an Synapsen durch die Translation einiger weniger dendritisch lokalisierter mRNAs. Dieser Vorgang trägt dazu bei, die Eingangsspezifität der synaptischen Plastizität sicherzustellen. Die Proteinsynthese in Dendriten ist ein streng kontrollierter, aber bisher nur unzureichend verstandener Prozess. In Neuronen des Säugergehirns ist das Makorin RING-Zinkfinger Protein 1 (MKRN1), ein PABP-interagierendes Protein, mit verschiedenen dendritischen mRNAs assoziiert. In vivo akkumuliert MKRN1 spezifisch an aktivierten Synapsen. Funktionelle Untersuchungen zeigen zudem, dass MKRN1 die Translationsinitiation einer Reporter-mRNA in Neuronen stimuliert. Diese und weitere Daten deuten darauf hin, dass MKRN1 an einer Regulation der Translation dendritischer Transkripte an Synapsen beteiligt ist. Ziel dieses Vorhabens ist, die molekulare und zelluläre Wirkweise von MKRN1 bei der Translation in Nervenzellen zu charakterisieren. Folgende Aspekte stehen dabei im Vordergrund: i. Wir wollen der Frage nachgehen, über welche synaptischen Signalkaskaden die Aktivität von MKRN1 moduliert wird. Hierzu werden einzelne Signalkomponenten in primären Neuronen selektiv stimuliert bzw. gehemmt, und die Auswirkung dieser Behandlungen auf die Translation einer Reporter-mRNA wird analysiert. ii. Die Translation ist ein komplexer Prozess mit zahlreichen beteiligten Proteinen. Es sollen Moleküle identifiziert werden, die als strukturelle und funktionelle Bindeglieder zwischen MKRN1 und der Proteinsynthesemaschinerie fungieren. Zelluläre Komplexe, die MKRN1 enthalten, sollen biochemisch isoliert und mittels Massenspektrometrie charakterisiert werden. Anschließend wollen wir die Bedeutung einzelner Interaktionen für die zelluläre Funktion von MKRN1 mittels siRNA-basierter Methoden analysieren iii. MKRN1 ist ein bona fide RNA-bindendes Protein. Mit Hilfe von Immunpräzipitationen nach UV-induzierter in vivo Quervernetzung von Protein/RNA-Komplexen wollen wir mRNAs identifizieren, die im Nagergehirn mit MKRN1 assoziiert sind. Nachfolgend soll untersucht werden, ob MKRN1 die in vivo Translation dieser Ziel-mRNAs reguliert. Unsere Ergebnisse sollen dazu beitragen, die molekularen und zellulären Mechanismen der Translationskontrolle dendritischer mRNAs an Synapsen besser zu verstehen. Diese Erkenntnisse sind u.a. für ein besseres Verständnis der molekularen Grundlagen von Lern- und Gedächtnisvorgängen im Säugergehirn sowie von Störungen kognitiver Leistungen von Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Evita Mohr, bis 11/2018