Identifizierung und Charakterisierung neuartiger Komponenten lokalisierter mRNPs in Drosophila.

• Antragstellerin: Dr. Fulvia Bono
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Entwicklungsbiologie ; Strukturbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270067186

Die Ausbildung von Zellachsen in Drosophila melanogaster (Dm) erfordert die asymmetrische Anreicherung mütterlicher mRNA in der Oozyte. Oskar- und bicoid-mRNA sind gut charakterisierte Beispiele lokalisierter Transkripte, die die anterior-posterior-Polaritätsachse definieren. mRNA- Lokalisierung im Zytoplasma hängt von der Entstehung der Transkripte im Zellkern ab. Während der Transkription wird die reifende mRNA von Proteinen im Zellkern gebunden. Diese dabei entstehenden mRNPs sind für die gezielte Lokalisation der mRNA im Zytoplasma verantwortlich. mRNPs stellen eine Plattform für die Bildung größerer, dynamischer Protein-Zusammenschlüssen im Zytoplasma dar, die den mRNA-Transport, mRNA-Silencing sowie die lokalisierte Translation der mRNA regulieren. Eine Kernkomponente gespleißter mRNPs ist der Exon-Junction-Komplex (EJC), ein RNA-bindender Proteinkomplex, der weitere Proteine und Proteinkomplexe rekrutiert und der z.B. für die Lokalisation von oskar-mRNA erforderlich ist. Der EJC ist in Metazoen hochgradig konserviert. Er stellt deshalb ein ideales Modelsystem dar, um die Mechanismen der RNA-Lokalisation sowohl in Fliegen als auch in höheren Eukaryoten zu verstehen, wo dieser Prozess für die Entwicklung des Gehirns notwendig ist. In Dm sind bislang nur wenige Bindungspartner des EJC identifiziert worden. Ebenso ist die genaue molekulare Zusammensetzung, die Dynamik und die Regulierung von mRNPs, die der EJC enthält, nur unzureichend verstanden. Es ist auch unklar, welche Interaktionspartner dafür sorgen, dass der EJC Transkript-spezifisch ist. Eine mRNP Komponente, die sowohl in bicoid- als auch in oskar-mRNPs vorhanden ist, ist das Protein Exuperantia (Exu), welches für die Lokalisation von bicoid RNA verantwortlich ist. Unsere Arbeiten an der Struktur und der Funktion von Exu lassen vermuten, dass die Bindung von Exu an ein bisher unbekanntes Protein die Spezifität für bestimmte Transkripte regulieren könnte. Bis heute wurden keine systematischen biochemischen Studien mit gereinigten nativen oskar- und bicoid-mRNPs durchgeführt, um alle Komponenten zu identifizieren. Um jedoch supramolekulare Komplexe wie mRNPs aus rekombinanten Proteinen für Struktur-Funktionsanalysen zu rekonstruieren, ist es eine genaue Kenntnis der minimal erforderlichen Komponenten nötig. Unser Ziel ist es, mit Hilfe eines TAP-tagging Ansatzes, lokalisierte mRNPs aus Oozyten transgener Fliegen zu isolieren. Im Anschluss verwenden wir Massenspektrometrie, um neuartige mRNP-Komponenten zu identifizieren. Wir werden eine detaillierte Liste der in vitro-Interaktionen zwischen mRNP-Komponenten erstellen und die Kernkomplexe aus Protein und RNA mit Hilfe rekombinanter Proteine rekonstituieren. Diese werden dann als Ausgangspunkt für weitere Studien zur Struktur und Funktion von mRNPs dienen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2333: Makromolekulare Komplexe in der mRNA Lokalisation
• Internationaler Bezug: Großbritannien