Entschlüsselung der molekuloren Funktion von Spenito, eine neue Komponente des m6A-Methyltransferasekomplexes

• Antragsteller: Professor Dr. Jean-Yves Roignant
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 376428912

Epitranscriptomics ist ein wachsendes Forschungsfeld mit mehr als 100 bekannten RNA-Modifikationen. The häufigste Modifikation in messenger RNA (mRNA) ist N6-Methyladenosin (m6A). Während die Wirkungsweisen von m6A in der posttranskriptionellen Regulation der Genexpression zunehmend entschlüsselt werden, ist dessen genaue Funktion während der Entwicklung komplexer Organismen weiterhin unklar. Wir haben eine umfassende molekulare und physiologische Charakterisierung der einzelnen Bestandteile des Methyltransferase-Komplexes sowie des nukleären YTH-Reader-Proteins in Drosophila melanogaster durchgeführt. Dabei konnten wir eine wichtige Rolle dieses Komplexes in neuronalen Prozessen sowie in der Geschlechtsbestimmung aufzeigen und das nukleäre Reader-Protein YT521-B als Haupt-Effektorprotein dieser Prozesse beschreiben. Interessanterweise konnten wir ein Mitglied der split-end-Proteinfamilie, Spenito (Nito), als neue bona fide-Untereinheit des Methyltransferase-Komplexes identifizieren. Nito interagiert mit anderen Komponenten des Komplexes, und der Verlust von Nito führt zu einer starken Reduktion des m6A-Niveaus. Das Wirbeltier-Ortholog von Nito ist RMB15/RBM15B, dessen Rolle innerhalb des Methyltransferase-Komplexes ebenfalls kürzlich beschrieben wurde. Es wurde gezeigt, dass das Fehlen von RMB15/RBM15B eine Rekrutierung des Komplexes an XIST mRNA verhindert, was in einer fehlenden m6A-Modifikation und einer gestörten X-Chromosom-Inaktivierung resultiert. Nach dem aktuellen Modell wird daher postuliert, dass RMB15/RBM15B über seine RNA-Bindedomänen direkt mit der mRNA interagiert und in dieser Weise die Spezifität des Methyltransferase-Komplexes vermittelt, indem es diesen an die m6A-Zielstellen rekrutiert. Es bleibt jedoch zu zeigen, wie RMB15/RBM15B mit anderen Komponenten des Methyltransferase-Komplexes interagiert und ob die Aktivität dieses Proteins alleine ausreichend ist, um den Komplex an bestimmte Stellen zu führen. Ziel dieses Antrags ist es, die molekulare Funktion von Nito innerhalb des Methyltransferase-Komplexes aufzuklären. Durch die Kombination von biochemischen und modernsten RNA-biologischen Ansätzen wollen wir systematisch die folgenden Fragestellungen bearbeiten: (1) Was sind die direkten molekularen Interaktionen zwischen Nito und anderen Bestandteilen des Methyltransferase-Komplexes? (2) Welche Proteindomänen von Nito werden für die m6A-Funktionen und die physiologischen Aktivitäten des Proteins benötigt? (3) Was sind die direkten Ziel-RNAs von Nito, und wird Nito benötigt, um den Methyltransferase-Komplex an die Zielstellen zu führen? (4) Ist Nito alleine ausreichend, um den Methyltransferase-Komplex zu rekrutieren und eine de novo m6A-Modifikation zu befördern? Unsere Studie wird es uns ermöglichen, detaillierte Einsichten zu erhalten in den Einbau von Nito in den Methyltransferase-Komplex und den genauen Beitrag diesen Proteins zur m6A-Biogenese.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen