Das Epitranscriptom von Drosophila melanogaster

• Antragsteller: Professor Dr. Mark Helm
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393465853

Das Feld der RNA Modifikationen, seit Kurzem auch als Epitranscriptomics bekannt, hat sich zu einem wesentlichen Faktor in der Regulation von Genexpression entwickelt. Viele Nucleotidmodifikationen waren zunächst ubiquitär in tRNA und rRNA entdeckt worden. Einige wenige dieser Modifikationen wurden später in eukaryotischer mRNA gefunden, wo sie kürzlich als eine neue Ebene der Regulation von Genexpression identifiziert wurden. Die am weitesten verbreitete und am besten erforschte mRNA Modifikation ist N6-methyladenosine (m6A). Es wurde gezeigt, dass diese Modifikation verschiedene physiologische Prozesse in diversen Organismen über post-transkriptionale Kontrolle von Genexpression reguliert. Wir haben kürzlich den m6A-Pfad in Drosophila melanogaster durch Identifikation seiner Hauptkomponenten charakterisiert und dabei kardinalen Einfluss bei der Neurogenese und der Bestimmung des Geschlechtes entdeckt. Während diese Arbeiten unser Verständnis von Biogenese und Funktion von m6A wesentlich vorangetrieben haben, habe sie auch Grenzen aufgezeigt und neue Frage aufgeworfen. Zum Beispiel ist es unklar, durch welche Komponenten der Methyltransferase-Komplex die vermeintlichen Ziel-Sequenzen erkennt und warum nur einige dieser Sequenzen tatsächlich methyliert werden. Bisher wurden fünf verschiedene Faktoren als Bestandteile des Komplexes identifiziert, aber ihre exakten Funktionen sind unklar und aktuell kann durch keinen Bestandteil überzeugend die Spezifizität des Komplexes erklärt werden. Ferner haben unsere Kartographierungsexperimente mit Hilde von Antikörpern deutlich die Notwendigkeit der Entwicklung einer robusteren Methode aufgezeigt, welche mit hoher Auflösung und Präzision m6A in mRNA detektieren kann. In diesem Kooperationsprojekt wollen wir i) Einsichten in die Zusammensetzung und Funktionsweise des Methyltransferase Komplexes erhalten, ii) eine neue hochauflösende Kartographiermethode für m6A entwickeln, und iii) untersuchen, ob weitere mRNA Modifikationen in Drosophila vorhanden sind und ggf. wie sie reguliert sind. Unsere vorläufigen Daten zeigen dass vermutlich einige weitere Faktoren mit dem Methyltransferase-Komplex assoziiert sind, insbesondere das bisher uncharakterisierte Protein CG7358, dessen Funktion im Komplex wir untersuchen wollen. Außerdem haben wir vielversprechende Daten die die erfolgreiche Entwicklung einer präzisen Kartographierungsmethode durch chemische Reagenzien nahelegen. Diese Methode muss für eine vollständige Analyse des Epitranscriptomes entwickelt werden. Schließlich legen unsere Daten nahe, dass 2-3 weitere Modifikationen in Drosophila mRNA vorkommen könnten. Wir planen diese zu charakterisieren indem wir mögliche Regulatoren charakterisieren. Die vorgeschlagene Kooperation hat das Potential unser Verständnis im sich entwickelnden Feld der RNA Modifikationen wesentlich zu beeinflussen, und wichtige Eisnichten in das zu vermitteln, was vermutlich ein kompliziertes regulatorisches Netzwerk ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen