Untersuchungen zur Funktion des Kälte-induzierten RBM3 in Stress Granules und eine Verbindung zur Cytoprotektion.

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Heyd
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270986915

Seit langem ist bekannt, dass in Säugetieren die Expression des RNA-bindenden Proteins RBM3 durch reduzierte Körpertemperatur induziert wird. Hypothermie, die kontrollierte Absenkung der Körperkerntemperatur, wird aufgrund der stark neuroprotektiven bzw. zytoprotektiven Wirkung klinisch genutzt. Ein Beispiel ist die Behandlung der hypoxisch-ischämischen Enzephalopathie bei Neugeborenen. Es ist auch bekannt, dass die positive Wirkung von Hypothermie zumindest teilweise durch eine erhöhte RBM3-Expression vermittelt wird. In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass die Kälte-induzierte Expression von RBM3 durch alternatives Spleißen in Verbindung mit nonsense-mediated decay reguliert wird. Trotz der weithin anerkannten zytoprotektiven Funktion von RBM3 in verschiedenen Modellsystemen und Krankheiten ist die molekulare Wirkungsweise von RBM3 nur unzureichend verstanden. Basierend auf umfangreichen, unpublizierten Daten schlagen wir vor, dass ein Großteil der zytoprotektiven Funktion von RBM3 durch die Lokalisation in Stress Granules (SGs) vermittelt wird, wo es als RNA-Chaperon wirken könnte, um RNAs vor Abbau und Aggregation zu schützen, und den Übergang von flüssigen, dynamischen zu irreversibel-festen Strukturen zu regulieren. Das übergeordnete Ziel des vorliegenden Projekts ist die Nutzung von in vitro, in cellulo und in vivo Modellen, um den Einfluss von RBM3 auf die physikalischen Eigenschaften von SGs, die Lokalisation von RNAs in SGs und deren Stabilität und Translation zu charakterisieren, und einen Zusammenhang zur Zytoprotektion herzustellen. Dazu werden wir RBM3-gebundene mRNAs mittels CLIP charakterisieren und in unterschiedlichen Stressbedingungen abhängig von der Expression von RBM3 das Verhalten polyadenylierter RNAs mittels FISH verfolgen, sowie Ribo-Seq und Pulse-Chase-metabolische Markierung von RNAs gefolgt von RNA-Seq durchführen. Ergebnisse dieser globalen Analysen werden dann anhand ausgewählter Einzelbeispiele validiert. Zudem werden wir durch Zellkultur und in vitro Versuche Domänen innerhalb von RBM3 kartieren, die für die Funktion in SGs erforderlich sind und einen Knockdown-Rescue-Ansatz verfolgen, um die Funktion von RBM3 in SGs mit seiner zytoprotektiven Rolle in Verbindung zu bringen. Zytoprotektion und eine Verbindung zu SGs werden zusätzlich in krankheitsrelevanten primär- und ex vivo-Modellen analysiert. Zudem werden wir eine Mauslinie mit konstitutiv erhöhter RBM3-Expression als präklinisches Modell etablieren, um unsere Ergebnisse in vivo zu bestätigen. Zusammengenommen wird dieses Projekt einen entscheidenden Beitrag zum molekular-mechanistischen Verständnis der zytoprotektiven Funktion von RBM3 leisten. Darüber hinaus werden die Experimente wegweisende Erkenntnisse zur Funktion von RNA-Chaperonen in Säugetieren und der Rolle in SGs sowie der RNA-Stabilität, -Translation und -Aggregation unter verschiedenen Stress- und Krankheitsbedingungen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen