Identifizierung von Bruno Funktionen und direkten Targets im Muskelgewebe

• Antragstellerin: Professorin Maria Spletter, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417912216

Tiere haben mehrere Muskelarten mit spezifischen Funktionen, beispielsweise Herzmuskeln, die Blut pumpen oder Beinmusklen, die den Gang ermöglichen. Unterschiede in der Genexpression und alternatives Spleißen liegen diesen Unterschiedenen und funktionellen Eigenschaften zugrunde. Störungen von Genexpressionsmustern und alternativem Spleißen, wie sie bei Muskeldystrophien (ursächliche Faktoren MBNL und CELF1) und dilatativer Kardiomyophatie (ursächlicher Faktor RBM20) beobachtet werden, verändern die Expression von Muskelproteinen während der Entwicklung, was zu funktionellen Defekten und Muskelerkrankungen führt. Es wurde erst kürzlich gezeigt, dass Spleißfaktoren Muskelkrankheiten verursachen und ihre komplexen, oft indirekten, regulatorischen Netzwerke machen es schwer sie in vivo zu untersuchen. Deshalb sind sowohl die physiologischen Mechanismen des alternativen Spleißens in Muskeln als auch welche Störungen Krankheiten verursachen kaum verstanden. Meine bisherige Arbeit am CELF-Familienmitglied Bruno-1 etablierte Drosophila Flugmuskeln als ein Model zur Untersuchung muskeltypspezifischen alternativen Spleißens. Proteine die Muskeln in Drosophila bilden sind sowohl in ihrer Struktur als auch oft in ihrer Funktion bis zu vertebraten hochkonserviert, wodurch Entdeckungen mit diesem starken genetischen Modellsystem zum Verständnis humaner Muskelfunktion und -krankheit relevant werden. Ich habe gezeigt, dass der Verlust von Bruno-1 zu Wachstumsdefekten von Sarkomeren und Hyperkontraktion führt. Wir verstehen immer noch nicht wie Bruno-1 das Spleißen mechanistisch reguliert, entweder durch direktes binden an mRNA Sequenzelemente oder durch Interaktion mit zusätzlichen Komponenten der Spleißmaschinerie, und welche Aret-Ziele zum Phänotyp beitragen. Es ist in Fliegen und Vertebraten unklar wie alternatives Spleißen in verschiedenen Muskeltypen systematisch erzielt wird. Um diese Fragen zu beantworten schlage ich vor Mechanismen der Entwicklung die sind im Bruno-1 mutant Flugmuskeln zerstört zu identifizieren, sowohl spezifische Funktionen individuelle Bruno-1 Isoformen zu entdecken. Wir werden des weiteren direkte Ziel-RNAs und Bindesequenzen von Bruno-1 mittels iCLIP identifizieren. Diese Daten werden mechanistisch Erklären der Funktionen von Muskeltyp spezifische RNA Regulation in vivo. Darüber hinaus werden wir den Sarkomerwachstum-Phänotyp von Bruno-1 während der Entwicklung detaillierter Charakterisieren. Zusammenfassend wird die hier vorgeschlagene Forschung erlaubten neue Entwichlungsmechanismen als auch Funktion des muskeltypspezifischen Spleißens in vivo zu charakterisieren, wodurch unser Verständnis der Wichtigkeit des alternativen Spleißens während der Entwicklung vorangetrieben wird und die für Muskelkrankheiten in Vertebraten relevanten molekularen Mechanismen beschrieben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen