Phloem und RNA: Identifizierung und Charakterisierung von Phloem - transportierten Nicht - kodierenden RNA Molekülen.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Julia Kehr
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269649566

In den letzten Jahren wurde unsere Sichtweise der Funktion pflanzlicher Leitbündel (Phloem) als systemischer Transportweg grundsätzlich verändert. So wurde festgestellt, dass das Phloemgewebe nicht nur Nährstoffe wie Zucker und Aminosäuren verteilt, sondern auch RNA Moleküle über große Distanzen befördert. Leitbündel transportieren relativ große Mengen von Messenger RNA (mRNA), Silencing induzierende RNA (siRNA), und Mikro RNA (miRNA) Molekülen, die eine wichtige systemische Signalfunktion ausüben. Aber auch andere RNA Moleküle werden anscheinend durch die Leitbündel transportiert. So haben wir festgestellt, dass Transfer RNA (tRNA), Ribosomale RNA (rRNA), kleine Nukleare RNA (snoRNA) und andere, bis dato nicht charakterisierte, RNA Moleküle im Phloemsaft vorkommen. Da nur eine geringe Anzahl von diesen Sequenzen analysiert wurden, und die Komplexität der Phloem RNA noch nicht zur Gänze erfasst wurde, planen wir in diesem Projekt diesen Datensatz vervollständigen. Kennzeichnend für die Komplexität der RNA Zusammensetzung des Phloems ist auch die spezifische Präsenz von großen Mengen von RNA-Fragmenten (tRNA Hälften). Für eine weitere Überraschung sorgte die Beobachtung, dass native Phloem RNA und tRNA Hälften die Proteinsynthese inhibieren. Interessanterweise ist die Funktion von tRNA Hälften weder für Pflanzen noch für andere Organismengruppen bekannt. In Hefe werden tRNA Hälften durch ein RNase T2 Enzym (RYN1) und in menschlichen Zellen durch ein RNase A Enzym (Angiogenin) aus nicht genauer bekannten Gründen unter Stressbedingungen produziert. In Säugetieren ist Angiogenin notwendig für die reguläre Entwicklung von Blutgefässen und ein Marker für Krebsentstehung. In Pflanzen existiert keine RNase A, aber andere RNA prozessierende Enzyme, die eine strukturelle Ähnlichkeit zur Hefe RNase T2 die tRNA Hälften produziert. Dieses Klasse von tRNA Hälften produzierende Enzyme (RNase) wurde jedoch noch nicht auf Substratspezifität getestet. Es ist ein Ziel dieses Projektes die tRNA Hälften produzierende RNase zu identifizieren um die Funktion von tRNA-Hälften in lebenden Pflanzen zu analysieren. Zusammenfassend planen wir i) eine umfassende Datenbank, die nicht-kodierende RNA aus dem Phloemsaft repräsentiert, aufzubauen, und ii) die Funktion und Biogenese von tRNA Hälften zu studieren. Durch diese zwei Ansätze sollten wir eine Antwort auf die Frage finden, welche Funktion tRNA Hälften in Pflanzen haben, und eine Übersicht bekommen, welche nicht-kodierende RNA Moleküle durch pflanzliche Leitbündel transportiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen