Die Rolle des Hauptregulators RBP10 während der Differenzierung von Trypanosoma brucei: RBP10 Expressionskontrolle und die Funktionen von Proteinen, dessen Expression durch RBP10 gesteuert wird.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christine Elizabeth Clayton
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323360091

Afrikanische Trypanosomen sind parasitische eukaryotische Einzeller. Die langen Blutstrom Trypomastigoten vermehren sich im Säugerblut, wo sie in eine sich nicht vermehrende kurze Stumpy Form konvertieren. In der Tsetsefliege, erfolgt zunächst die Differenzierung in die prozyklische Form, danach in Epimastigoten, und zuletzt in infektiöse metazyklische Trypomastigoten. Die Differenzierung von der Stumpy zur prozyklischen Form erfolgt in vitro bei 27°C in Anwesenheit von Cis-Aconitat. Die Transkription von Trypanosomen-Genen ist nicht individuell gesteuert. Stattdessen werden mehrere Gene nacheinander transkribiert. Die Boten-mRNAs, die nur ein Protein kodieren, werden aus den Vorläufer-RNAs herausgeschnitten. Um die Genexpression zu steuern, werden Prozessierung, Translation, und mRNA-Abbau reguliert. RNA-bindende Proteine spielen bei diesen Prozessen eine entscheidende Rolle. RBP10 ist ein RNA-bindendes Protein, das nur in langen Blutstrom Trypomastigoten exprimiert wird und nur in dieser Form essentiell ist. Durch verschiedene Ansätze konnten wir zeigen, dass die Kombination von RBP10 und 37°C die Identität des Blutstrom-Trypomastigoten definiert. RBP10 bindet die Sequenz UA(U)6 in den 3'-nicht-translatierten Regionen mehrerer mRNAs, die nur in prozyklischen Trypanosomen vorhanden sind bzw. translatiert werden. Dadurch wird deren Translation reprimiert und deren Abbau stimuliert. Ziel-RNAs kodieren u.A. das Hauptoberflächenprotein Prozyklin, Enzyme des prozyklischen Energie-Metabolismus, 3 Protein-Kinasen, 1 Protein-Phosphatase, und die 3 RNA-bindenden Proteine ZC3H20, ZC3H21 und ZC3H22. Wenn bei langen Blutform-Trypanosomen RBP10 reduziert wird, konvertieren sie bei 27°C auch ohne cis-Aconitat in die prozyklische Form. Wenn dagegen RBP10 in prozyklischen Trypanosomen artifiziell exprimiert wird, konvertieren diese bei 37°C in sich vermehrende Blutstrom-Formen. Dieses Projekt hat 3 Ziele. (A) Wir wollen die Differenzierung eines ganz neuen Trypanosomen-Stamms studieren, da existierende Labor-Stämme wichtige Eigenschaften verloren haben könnten. (B) Die Kontrolle von RBP10 wird untersucht: Welche Sequenzen in der RBP10-mRNA und welche RNA-bindenden Proteine sind dafür verantwortlich? Spielt die Phosphorylierung von RBP10 dabei eine Rolle? (C) Wir werden die Funktionen von Proteinen, deren Expression durch RBP10 reprimiert wird, untersuchen. Wir vermuten, dass der Verlust von RBP10 während der Differenzierung eine Kettenreaktion auslöst, wobei die 3 Protein-Kinasen, die Phosphatase, und die 3 RNA-bindenden Proteine Schlüsselrollen übernehmen könnten. Diese Proteine werden alle individuell mittels RNAi bzw. Überexpression untersucht. Wir werden die Ziel-RNAs von ZC3H20, ZC3H21 und ZC3H22 identifizieren und die Mechanismen aller drei Proteine studieren. Wir hoffen, dass wir am Ende dieses Projekts die Ergebnisse aus unserem und anderen Laboren kombinieren können um ein Gesamt-Bild der Steuerung des Lebenszyklus von Trypanosomen zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Uganda
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Julius Mulindwa