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Projekt
Das Multidomänen-RNA-Bindeprotein IMP3: Kombinatorische RNA-Erkennung und Funktionen in der mRNP-Biogenese
Antragsteller
Professor Dr. Albrecht Bindereif
Fachliche Zuordnung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung von 2016 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313548326
Die humanen IGF2BP-Proteine (Insulin like Growth Factor 2 mRNA Binding-Protein; oder kurz IMP) bilden eine Familie von drei hochkonservierten RNA-Bindeproteinen, IMP1, IMP2 und IMP3, die durch einen modularen Aufbau charakterisiert sind, der aus zwei N-terminalen RRM- und vier C-terminalen KH-Domänen besteht. Hier konzentrieren wir uns auf IMP3, was auch als Pankreastumor-Marker von besonderem Interesse ist. Innerhalb der ersten SPP-Bewilligungsperiode etablierten wir eine integrative systematische Strategie, wobei SELEX-seq mit Einzeldomänauflösung, einschließlich Motiv-Distanzanalysen, in vivo iCLIP Studien and Strukturuntersuchungen miteinander kombiniert wurden. Initiale iCLIP-Analysen hatten bereits gezeigt, dass IMP3 bevorzugt innerhalb der 3’-UTR-Regionen von mRNAs bindet, aber auch innerhalb bestimmter interner Exons. Mittels dieses integrativen Ansatzes gelang es uns, die RNA-Bindungsspezifität und RNP-Topologie von IMP3 zu identifizieren, die alle sechs RNA-Bindungsdomänen involviert sowie ein Cluster von bis zu fünf distinkten CA- und GGC-RNA-Elementen, die entsprechend positioniert sein müssen und insgesamt eine bis über 100 Nukleotide lange RNA-Zielregion abdecken. Ein neues Paradigma, das die hohe Spezifität und auch Flexibilität der IMP3-RNA-Erkennung erklärt, wird damit für Multidomänen-RNA-Bindeproteine etabliert. Parallel dazu untersuchten wir die spezifische und stabile Assoziation von IMP3 mit zirkulären RNAs (circRNAs), einer neuen Klasse nichtkodierender RNAs, die aus Prä-mRNAs durch alternatives Spleißen entstehen. Aufgrund von RNA-seq-Analysen IMP3-koimmunpräzipitierter RNA identifizierten wir eine Gruppe IMP3-assoziierter circRNAs, die experimentell validiert und charakterisiert wurden. Auf dieser Grundlage planen wir, die molekularen Mechanismen der RNA-Erkennung und das funktionelle Spektrum von IMP3 als mRNP-Komponente in größerem Detail zu charakterisieren; wir werden uns auf die folgenden drei spezifischen Ziele und Themen konzentrieren: 1. Definition und Validierung eines allgemeinen IMP3-RNA-Erkennungs-Codes, 2. Funktionsanalysen des IMP3-Proteins im mRNA-Lebenszyklus:3’-Endprozessierung, Stabilität, zelluläre Lokalisation, Translation3. Suche nach potentiellen IMP3-vermittelten mRNA-circRNA-Netzwerken. Zusammengefasst wird das Hauptziel unseres Projektes in der zweiten SPP-Periode darin liegen, das Funktionsspektrum von IMP3 zu erforschen, eines prototypischen Multidomänen-RNA-Bindeproteins. Diese Studien werden auf dem kombinatorischen RNA-Erkennungs-Code aufbauen, den wir in den letzten drei Jahren etabliert haben und den wir vertieft weiter auswerten werden. Parallel dazu werden wir unsere Suche nach regulatorischen Netzwerken zwischen mRNP- und circRNP-Biogenese fortsetzen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
