Analyse und Änderung von 2'-O-Methylierungsmustern der ribosomalen RNAs in Sulfolobus acidocaldarius

• Antragsteller: Professor Dr. Lennart Randau
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315648833

In Archaeen und Eukaryoten gibt es Ribonukleoproteinkomplexe mit C/D box sno-like RNAs (sRNAs). Diese sRNAs können in zwei Guide-Elementen Basenkomplementarität zu Zielsequenzen in ribosomalen RNAs (rRNA) aufweisen. An diesen Zielen werden 2'-O-Methylierungsmodifikationen eingebaut, die die Stabilisierung und Faltung der rRNA Moleküle unterstützen können. In den Genomen von hyperthermophilen Archaeen findet sich eine große Anzahl an C/D box sRNAs, welches auf einen erhöhten Bedarf an RNA Stabilisierungsmechanismen unter extremen Wachstumstemperaturen hinweist. Wir haben alle C/D box sRNAs in sieben Archaeen Modellorganismen mittels Illumina RNA-Seq Methodik identifiziert und potenzielle Zielsequenzen in den rRNAs ermittelt. Diese Analysen haben gezeigt, dass C/D box sRNAs als RNA Chaperone agieren könnten, wobei die zwei Guide-Elemente rRNA Sequenzen verbinden. Ziel unserer zukünftigen Arbeiten ist es die zellulären 2'-O-Methylierungsmuster zu verifizieren um das Potenzial der Zielerkennung in den C/D box sRNA Guides mit experimentell beobachteten Modifikationen vergleichen zu können. Diese Studien werden in dem genetisch modifizierbaren hyperthermophilen Archaeon Sulfolobus acidocaldarius durchgeführt, welches uns die Manipulation der C/D box sRNA-Zielerkennungsmachinerie ermöglicht. Wir planen die Etablierung einer Methode, die die Analyse von Reverse Transkriptase Abbrüchen an 2'-O-Ribosemethylisierungsstellen (RTL-P) mit RNA-Seq Technologie kombiniert. Diese Methode ermöglicht es uns die Effekte von Deletionen einzelner C/D box sRNA Gene auf die 2'-O-Methylisierungsmuster der rRNAs zu ermitteln. Wir planen die Deletion von C/D box sRNA Genen von RNAs mit (i) konservierten Zielsequenzen und (ii) mit Guide-Elementen die rRNA Faltung regulieren könnten. Schlussendlich werden wir untersuchen, ob Änderungen der Wachstumstemperatur von Sulfolobus acidocaldarius die Stringenz des C/D box sRNA/rRNA Annealing beeinflusst, welches Auswirkungen auf die Heterogeneität der Ribosomen haben könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen