Die Rolle der RNA-Bindung für die Funktionen von Trim2 und Trim3

• Antragstellerin: Dr. Inga Loedige
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389869242

Neurologische Erkrankungen sind eine der großen Herausforderungen einer alternden Bevölkerung und für die meisten dieser Erkrankungen gibt es bislang keine Therapie. Ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen die den Funktionen von Nervenzellen zugrunde liegen wird auch zu einem besseren Verständnis neurologischer Erkrankungen beitragen. Die komplexe Morphologie von Nervenzellen und die dezentralisierte Informationsverarbeitung, die entfernt vom Zellkörper in Axonen und Dendriten stattfindet, erfordern eine dezentralisierte, lokale Proteinbiosynthese und aktive Transportmechanismen. RNA Lokalisation und lokale Translation sind die Grundlage von Lernprozessen und für die Aufrechterhaltung neuronaler Funktionen erforderlich. Obwohl in den vergangenen Jahren eine Vielzahl lokalisierter RNAs identifiziert wurde, sind die molekularen Mechanismen von RNA Transport, Lokalisierung und lokaler Translation noch weitgehend unverstanden.Trim2 und Trim3 sind zwei eng verwandte Proteine, die die Aufrechterhaltung axonaler Funktionen und synaptische Plastizität durch bislang unbekannte Mechanismen regulieren. Mutationen in Trim2 verursachen Charcot-Marie-Tooth-Disease, eine früh einsetzende axonale Neuropathie, während Trim3 mit Schizophrenie in Verbindung gebracht wird. Trim2 und Trim3 gehören zu einer konservierten Familie von Entwicklungsregulatoren, die sich durch eine N-terminale Ubiquitin-Ligase-Domäne und eine C-terminale NHL-Domäne auszeichnen. In meiner vorherigen Arbeit konnte ich zeigen, dass die für diese Proteine charakteristische NHL-Domäne eine sequenz-spezifische RNA-Bindedomäne ist und dass TRIM-NHL Proteine mRNAs binden und so die Geneexpression regulieren.Auf diesen Ergebnissen aufbauend, möchte ich in dem hier vorgeschlagenen Projekt aufklären wie Trim2 und Trim3 die Aufrechterhaltung axonaler Funktionen und die synaptische Plastizität regulieren. Um die von Trim2 und Trim3 gebundenen RNAs zu identifizieren und um herauszufinden wie Trim2 und Trim3 die von ihnen gebunden RNAs regulieren, werde ich verschiedene genomweite, biochemische und zellbiologische Methoden anwenden. Als Zellkulturmodell dienen Motorneuronen. Um aufzuklären, welchen Einfluss Trim2 und Trim3 auf den Transport und die Lokalisation neuronaler RNAs haben, werde ich Axone und Dendriten getrennt vom Zellkörper untersuchen. Zusätzlich möchte ich die ubiquitinierten Substrate von Trim2 und Trim3 identifizieren, um zu verstehen ob und wie die Ubiquitin-Ligase und die RNA-Binde-Aktivitäten dieser Proteine verknüpft sind.Dieses Projekt ist die erste umfassende und genomweite Untersuchung zur Funktion von TRIM-NHL Proteinen und wird zum Verständnis der komplexen RNA-basierten Regulationsmechanismen beitragen, die neuronalen Funktionen zugrunde liegen. Diese Ergebnisse werden zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen von RNA Lokalisation und lokaler Translation beitragen, sowie der Pathogenese von TRIM-NHL Protein-assoziierten Krankheiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen