Strukturbiologie des mRNA Interaktoms und TRIM proteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Janosch Hennig
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biophysik ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267437786

Die Entschlüsselung des Protein-RNA-Erkennungskodes in Prozessen der posttranskriptionalen Genexpressionsregulation ist die Basis, um zelluläre Prozesse während der Stammzellentwicklung und Differentiation in Eukaryoten zu Verstehen. Trotz einiger Fortschritte wird noch immer nicht genau verstanden, wie eine begrenzte Anzahl von RNA-bindenden Proteinen eine Vielzahl verschiedener mRNAs mit aber ähnlichen Erkennungssequenzen selektiv erkennen kann. Eine aktuelle Studie identifizierte bisher nicht bekannte RNA bindende Proteine, darunter Mitglieder der tripartite motif protein (TRIM) Familie. Orthologe TRIM71 und TRIM32 verschiedener Lebewesen (Human, Drosophila, C. elegans) binden mRNA spezifisch und regulieren dabei die Translation von Transkriptionsfaktoren, durch Interaktionen mit dem sogenannten miRNA-induzierten silencing complex (miRISC), die in der Stammzellentwicklung eine wichtige Rolle spielen. Eine hochauflösende, atomare Struktur eines kompletten TRIM Proteins würde nicht nur die molekularen Mechanismen der Selbsterneuerung und Proliferation von Vorläuferzellen (Progenitorzellen) aufdecken, sondern auch die strukturelle Basis für TRIM-basierte Ubiquitinierung in der angeborenen Immunantwort und Autoimmunerkrankungen verständlich machen. TRIM Proteine sind Multidomänproteine, die intrinsisch-ungeordnete Linkerregionen beinhalten, wodurch sie sich der genauen, strukturbiologischen Überprüfung lange entzogen haben. Die Identifizierung von Interaktionspartnern (Proteine und RNA) von TRIM71 und TRIM32 und die fortschreitende Entwicklung von moderner integrierter Strukturbiologie machen es nun möglich einen detaillierten, hochauflösenden Einblick in die molekularen Funktionen dieser Proteine zu bekommen, um soweit ungelöste Fragen über deren zelluläre Aufgaben zu beantworten. Die vier Hauptpfeiler der Strukturbiologie, Röntgenkristallographie, Kernresonanzspektroskopie, cryo-Elektronenmikroskopie, sowie Kleinwinkelstreuung werden hier kombiniert zum Einsatz kommen, um eine hochauflösende, atomare Struktur eines TRIM Proteins zu bestimmen. Zellbiologietechnologien werden auf Kooperationsbasis zum Einsatz kommen, um die Signifikanz der Struktur in einer zellulären Umgebung zu bestätigen. Die hier erzielten Forschungsergebnisse werden einen wichtigen und relevanten Beitrag zum Verständnis von Protein-RNA-Erkennung und Genregulation während der Stammzellentwicklung liefern.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Proteinaufreinigungsanlage
• Gerätegruppe: 1350 Flüssigkeits-Chromatographen (außer Aminosäureanalysatoren 317), Ionenaustauscher