GRK 2355:  Regulatorische Netzwerke im mRNA-Lebenszyklus: von kodierenden zu nichtkodierenden RNAs

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung seit 2018
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325443116

Das Genom enthält die Baupläne für alle RNAs und Proteine einer Zelle. Einige von ihnen erfüllen grundlegende zelluläre Funktionen und werden daher ständig produziert, andere werden nur in spezialisierten Zelltypen oder unter besonderen Bedingungen benötigt und können sogar schädlich sein, wenn sie zum falschen Zeitpunkt produziert werden. Die Fähigkeit, ein optimales Muster der Genexpression zu erreichen, ist für die zelluläre Fitness ein bestimmender Faktor und ist eine wichtige Triebkraft der Evolution. Es stellt für alle biologischen Systeme eine grundlegende Herausforderung dar, Genregulation in einer Form zu etablieren, die gleichzeitig flexibel und robust ist. Die Notwendigkeit, viele verschiedene Inputs zu integrieren und Mechanismen der Rückkopplungskontrolle zu etablieren, hat zur Entwicklung komplexer genregulatorischer Netzwerke mit vielen wechselseitigen Abhängigkeiten geführt. RNA ist ein zentrales Molekül der Genexpression, das nicht nur Ziel der Genregulation ist, sondern auch als regulatorischer Faktor wirkt. Diese beiden Funktionen stehen im Mittelpunkt unseres Forschungs- und Ausbildungsprogramms. Dank der Fortschritte im Bereich der Hochdurchsatz-Sequenziermethoden wurden in den letzten zehn Jahren viele neue Klassen nicht-kodierender RNAs identifiziert. Wir beginnen erst jetzt zu verstehen, auf welch vielseitige Art und Weise diese Moleküle in den Zellen eingesetzt werden. Beispiele für Funktionen nicht-kodierender RNAs, von denen in diesem hochaktiven Forschungsbereich mit vielen offenen Fragen berichtet wurde, sind ihre Rolle als Rekrutierungsplattformen, als Protein- oder RNA-„Schwämme“, als allosterische Regulatoren von Proteinaktivitäten oder als molekulare Sensoren. Da die Funktion von RNA auch von ihrer Struktur abhängen kann, bieten Prozesse, die sich auf die Fähigkeit zur Basenpaarung und die RNA-Faltung auswirken – wie z. B. RNA-Editierung, Basenmodifikation oder Änderung der RNA-Struktur – eine wichtige Möglichkeit zur regulatorischen Kontrolle, die noch unzureichend erforscht ist. Im Rahmen unseres Programms wollen wir herausfinden, wie solche Mechanismen, die eine Kontrolle und Feinabstimmung der RNA-Funktion ermöglichen, zur Plastizität genregulatorischer Netzwerke beitragen. Da die Kontrolle der Genexpression allen zellulären Prozessen zugrunde liegt, besitzt diese Forschung das Potenzial, zu einem besseren Verständnis vieler Prozesse von hoher medizinischer Relevanz beizutragen, darunter die Bildung bakterieller Biofilme, ernährungsbedingte Veränderungen des Stoffwechsels, Virusinfektionen und Krankheiten.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Justus-Liebig-Universität Gießen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung; W.G. Kerkhoff-Institut; Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie; Philipps-Universität Marburg
• Sprecherin: Professorin Dr. Katja Sträßer
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Privatdozent Dr. Thomas Böttger; Professorin Dr. Elena Evguenieva-Hackenberg; Professor Dr. Peter Friedhoff; Professor Dr. Alexander Goesmann; Professor Dr. Roland K. Hartmann; Dr. Katharina Höfer; Professor Dr. Stefan Janssen, seit 4/2023; Dr. Cornelia Kilchert; Professor Dr. Andreas Krueger, seit 7/2024; Professor Dr. Michael Niepmann; Dr. Oliver Roßbach; Dr. Andre Schneider; Dr. Lyudmila Shalamova; Professor Dr. Friedemann Weber; Professor Dr. John Ziebuhr