Funktionelle Genomik und strukturbiologische Untersuchungen zur mRNP-Assemblierung an der 3' Spleißstelle

• Antragsteller: Julian König, Ph.D.; Professor Dr. Michael Sattler
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313526156

RNA-bindende Proteine (RBPs) regulieren zahlreiche Aspekte der Prozessierung von mRNAs (Boten „messenger“ RNAs) durch Bindung an cis-regulatorische RNA Elemente (cis Elemente), wie kurze RNA Sequenzmotive oder strukturierte RNA Elemente. Die Funktion von RBPs wird stark beeinflußt durch die Wechselwirkungen mit Proteinen und RNAs in großen messenger-Ribonucleoprotein-Partikeln (mRNPs), die das Schicksal jedes Transkripts bestimmen. Die RNA bindenden Proteine beinhalten in der Regel mehrere RNA bindenden Domänen (RBDs), die kombinatorische Wechselwirkungen mit anderen Proteinen oder RNA vermitteln und so die mRNPs dynamisch assemblieren und remodellieren. Ziel des Projektes ist es, neue Prinzipen des mRNP Codes zu entschlüsseln durch Beobachtung und Analyse der molekularen Mechanismen der Erkennung der 3´ Spleißstellen auf mehreren Ebenen von Auflösung. Aufbauend auf den Ergebnissen, die wir in der ersten Förderperiode gewinnen konnten, werden wir Transkriptom-weite in vivo und in vitro RBP Bindungskarten mit kinetischen und hochauflösenden Strukturinformation integrieren, um multiple Ebenen der Regulation des essentiellen Spleißfaktors U2AF im Spleißen zu untersuchen. Das Ziel des Projekes ist es, mRNP Komplexe an der 3’ Spleißstelle zu analysieren mit Fokus auf U2AF Bindung als einem initiierenden Schritt bei der Assemblierung des Spleißosoms.In der ersten Förderperiode haben die Kombination Transkriptom-weiter in vitro und in vivo RBP Bindekarten mit funktionellen Assays und integrativer Strukturbiologie als einzigartigen methodischen Ansatz etabliert. Dies erlaubte es uns zu verstehen, wie U2AF65 RNA Sequenzmotive erkennt und wie dies durch intramolekulare Wechselwirkungen und neu identifizierte trans-agierende Faktoren moduliert wird. Wir bauen auf diesen Erkenntnissen auf, um drei Fragestellungen zu untersuchen: 1) Wie modulieren U2AF35 und SF1, als bekannte Bindepartner von U2AF65, die Erkennung der 3’ Spleißstelle? 2) Wie modulieren mRNPs aus FUBP1 und U2AF die Aktivität von U2AF? Fungiert FUBP1 als genereller Spleißregulator, und welche 3’ Spleißstellen sind besonders empfänglich? 3) Wie trägt die Glyzin-reiche Region von hnRNP A1 zu Bildung von hnRNP A1/U2AF mRNPs bei. Spielt die GRR Domäne und flüssig-flüssig Phasenseparation vermittelt durch diese Region eine Rolle im Korrekturlesen und dem Entfernen fehlerhaft assemblierter mRNPs durch hnRNP A1 in der Spleißregulation?In der Umsetzung dieser Forschungsstrategie werden wir neue molekulare Mechanismen der Erkennung der 3’ Spleißstelle entschlüsseln – von mechanistischen Prinzipen der kombinatorischen Bindung von RBPs hin zu den funktionalen Konsequenzen der mRNP Assemblierung in lebenden Zellen. Unser Ansatz verspricht damit neue Einblicke in Struktur/Funktionsbeziehungen in der Regulation des Spleißens und darüber hinaus. Die einzigartige Kombination der verwendeten komplementären Methoden, wird auch Interkationen mit anderen Forschern des SPP1935 Schwerpunkts unters

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1935: Deciphering the mRNP code: RNA-bound determinants of post-transcriptional gene regulation
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Katharina Zarnack