Charakterisierung und Regulierung des alternativen Cap-bindenden Komplex bestehend aus NCBP1 und -3

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Pichlmair
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Virologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319884736

Der genetitsche Informationfluss von DNA zu Protein benötigt Polymerase-II Transkripte, welche durch das Vorhandensein einer 5 prime cap Struktur gekennzeichnet sind. Es wird bisher angenommen, dass der Cap-binding complex (CBC), bestehend aus dem nuklearen cap-bindenden Protein 2 (NCBP2) und dessen Adapter NCBP1, alle 5 prime cap gekennzeichnete RNAs bindet und erforderlich für deren weitere Prozessierung und korrekte Lokalisation ist. Überraschenderweise ist nur NCBP1, nicht aber NCBP2 wichtig für den Export von mRNA und das Überleben der Zelle. Dies deutet darauf hin, dass in der mRNA Biologie zusätzliche Faktoren eine Rolle spielen. Wir haben vor kurzem einen alternativen Cap-binding Complex identifiziert, welcher aus dem hochkonservierten Protein C17orf85 (nun offiziel benannt als NCBP3) und NCBP1 zusammengesetzt ist. Die Assoziation von NCBP1 an cap-RNA und das Zellwachstum konnte nur durch die gleichzeitige Depletion von NCBP2 und -3 reduziert werden. mRNA bindet entweder NCBP2 oder -3, wohingegen kleinere RNAs wie zum Beispiel small nuclear (sn)RNA und long intergenic (linc)RNA nur NCBP2 binden. Demnach findet man in den meisten eukaryotischen Zellen neben dem kanonischen CBC (NCBP1/-2) zusätzlich einen alternativen CBC (NCBP1/-3). Es ist unklar warum unser Organismus zwei CBCs entwickelt hat, die unter Normalbedingungen weitgehend dieselben Funktionen ausführen. In Stresssituationen, wie zum Beispiel während der Infektion mit Viren, wird NCBP3 wichtig um die antivirale Immunantwort zu regulieren. Das deutet darauf hin, dass die RNA Maturation und Translokation ein regulierter Prozess ist, der unter dem Einfluss von Umweltbedingungen steht. Dieser Antrag beabsichtigt die funktionelle Charakterisierung des alternativen CBC unter normalen und stimulierten Bedingungen. In diesem Zusammenhang soll die Interaktionen zwischen NCBP1 und -3 sowie die Binding von RNA Prozessierungsfaktoren an NCBP1/-3 im Detail untersucht werden. Ein weiterer Untersuchungspunkt ist Spezifität der Bindung von mRNA an NCBP1/-3. Da der alternative CBC während der antiviralen Immunantwort wichtig wird deutet es darauf hin, dass eine Verbindung zwischen der Erkennung von Pathogenen und der mRNA Exportmaschinerie besteht. In Vorexperimenten konnten wir zeigen, dass NCBP1 und -3 ihren Phosphorylierungsstatus während viraler Infektionen dynamisch ändern. Die Funktion dieser Phosphorylierungsstellen soll im Kontext der antiviralen Immunantwort untersucht werden. Eine vor kurzem entwickelte NCBP3-defiziente Maus erlaubt uns nun funktionelle Erkenntnisse auf Organismusebene zu erlangen. Durch diesen Antrag versuchen wir zusätzliche Einsicht in einen fundamentalen Prozess des Lebens zu erhalten: der Regulation des Informationstransfer von DNA zum Protein. Unsere vorläufigen Daten lassen vermuten, dass dieser Prozess durch Integration von Signalen kontrolliert wird, welche durch Einflüsse von Umweltbedingungen hervorgerufen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen