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Projekt
Untersuchung der molekularen Mechanismen und des Zusammenhanges von TTP-vermitteltem mRNA-Abbau und Translationsunterdrückung mittels strukturellen und biochemischen Methoden
Antragstellerin
Professorin Sutapa Chakrabarti, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Biochemie
Strukturbiologie
Biochemie
Strukturbiologie
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313425078
Ziel der in diesem Antrag vorgeschlagenen Forschung ist die Untersuchung des Zusammenhanges von mRNA-Abbau und Translationsunterdrückung von ARE-mRNA (AU-reiche Elemente enthaltender mRNA) durch Tristetraprolin (TTP) sowie deren molekularen Mechanismen mittels strukturbiologischen und biochemischen Methoden. Posttranskriptionelle Genstilllegung ist ein wichtiger Vorgang zum Erhalt des einzigartigen Genexpressionsprofils einer Zelle. Von den bekannten levelregulierenden mRNA-Abbauwegen ist der ARE-vermittelte Abbau (engl. ARE-mediated decay, AMD) besonders wichtig, da viele hoch instabile mRNAs (z.B. Zytokinen und Transkriptionsfaktoren) AREs in ihren 3'-untranslatierten Regionen (3'-UTR) enthalten und durch AMD abgebaut werden. Konsequenterweise werden AMD und die dabei involvierten Proteine mit schweren Entzündungs und Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht und stellen einen wichtigen Ansatzpunkt für therapeutische Maßnahmen dar. TTP ist ein gut untersuchtes Protein, das am AMD beteiligt ist. TTP bindet spezifisch an ARE-Sequenzen und rekrutiert die mRNA-Abbaumaschinerie (den CCR4-NOT-Deadenylierungskomplex und das 5’-m7G-Kappe entfernende (engl. Decapping) Enzym DCP2) zur gebundenen mRNA. Vor kurzem konnte gezeigt werden, dass TTP auch die Translationsunterdrückung seiner gebundenen mRNA vermittelt, indem es einen Komplex aus 4EHP und GIGYF2 rekrutiert. 4EHP blockt die Bindestelle an der 5’-m7G-Kappe der mRNA, sodass eIF4E nicht binden kann. 4EHP (Homolog des Faktors eIF4E) interagiert mit TTP durch die Bindung an GIGYF2, das wiederum direkt an TTP bindet. Obwohl die Rekrutierung der mRNA-Abbau- und Translationsunterdrückungs-maschinerie durch TTP zur Ziel-mRNA sehr gut untersucht ist, ist nicht bekannt, ob die Prozesse des mRNA-Abbaus und der Translationsunterdrückung miteinander verbunden sind. Ebenfalls unbekannt ist, ob sich die Bindungen der Translationsunterdrückungsmaschinerie und des Decapping-Komplexes an die mRNA gegenseitig beeinflussen. Wir schlagen deswegen vor, eine Kombination von strukturbiologischen (NMR und Röntgenkristallographie), biochemischen und zellkulturbasierten Methoden zur Untersuchung der Interaktionen von TTP mit DCP2 und GIGYF2 zu verwenden und damit zu analysieren, ob und wie sich diese beiden Bindungsvorgänge gegenseitig beeinflussen. Zusätzlich würden wir gerne die Zusammensetzung des mRNA-Protein-Komplexes (mRNP), der sich durch die Bindung von TTP an die mRNA in der Zelle bildet, aufklären. Alle Experimente zusammen werden einen Einblick in den dynamischen Mechanismus des Zustandekommens der mRNPs und deren Veränderungen, durch die die oben beschriebenen Prozesse hervorgerufen werden, geben und werden uns zeigen, wie Translationsunterdrückung und Abbau der mRNA physisch und funktionell miteinander verbunden sind. Die vorgeschlagene Forschung wird ein großer Schritt hin zum Verständnis der vielen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Schritten der posttranskriptionellen Genregulation sein.
DFG-Verfahren
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