Mechanismen des aberranten Spleißens und dessen Auswirkung auf die RNA Homöostase in CAG Expansion Krankheiten

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Neueder
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417976764

In den letzten Jahren wurde das Dogma der Protein Expression – 1 Gen, zu 1 mRNA (Transkription und Spleißen), zu 1 Protein (Translation) – hinterfragt, da eine Fülle von Isoformen, d.h. alternativ gespleißten Transkripten des gleichen Gens, entdeckt worden sind. Die Familie der CAG Expansion Krankheiten beinhaltet 9 Krankheiten, zu denen auch die Huntington Krankheit (HD) zählt. In diesen Krankheiten führt der verlängerte CAG Trakt zum Auftauchen von vergrößerten poly-Glutamin (polyQ) Bereichen im jeweils mutierten Protein. Diese polyQ Domänen wiederum führen zu der Bildung von Aggregaten, die weitere Proteine binden und das zelluläre Gleichgewicht stören, was schließlich zum Zelltod führt.In einer unserer letzten Publikationen konnten wir zeigen, dass die mRNA von HTT, dem mutierten Gen in HD, nicht komplett gespleißt wird. Dadurch entsteht ein sehr toxisches HTT Proteinfragment, das auch die poly-Glutamin Domäne enthält. Um die zugrundeliegenden Mechanismen genauer zu untersuchen, haben wir nun ein neues Zellmodell generiert, das diesen Block im Spleißen nachvollzieht. Erste Ergebnisse zeigten, dass die Geschwindigkeit der Transkription, die sehr eng mit dem Spleißen von RNA zusammenhängt, den Umfang des unvollständigen Spleißens in HD beeinflusst. In unserem Antrag werden wir diesen Zusammenhang noch genauer untersuchen. Weiterhin werden wir epigenetische Marker und andere Faktoren, die die Transkription und das Spleißen beeinflussen, auf dem HTT Gen analysieren und untersuchen, wie diese sich auf den Umfang des unvollständigen Spleißens auswirken. Im zweiten Teil werden wir Partikel, die die Proteinfragment kodierende RNA enthalten, reinigen und deren Protein Zusammensetzung umfassend analysieren. Eine detaillierte RNA Analyse von menschlichen Proben gesunder Personen und HD Patienten wird Aufschluss über das Ausmaß der (longitudinalen) Unterschiede von alternativen Spleiß-Isoformen und nicht kodierenden RNAs geben. Von diesen Proben sind bereits Genom-weite Assoziation und Heteroplasmie Datensätze vorhanden, was sehr schlagkräftige Korrelationsanalysen erlaubt. Im dritten Teil schließlich werden wir unsere Analysen über HD hinaus erweitern und untersuchen, ob ein ähnlicher Block im Spleißen auch in anderen CAG Expansion Krankheiten auftritt.Aktuelle Therapieansätze beinhalten unter anderem den Versuch die mRNA von HTT zu reduzieren. Allerdings hat keiner dieser Therapieansätze die Möglichkeit, bedingt durch die Lokalisierung der Zielsequenzen, die Produktion des toxischen Fragments zu verhindern. Die Experimente unseres Antrags werden dazu beitragen, besser zu verstehen, welche Mechanismen zu dem Block im Spleißen beitragen. Dieses Wissen könnte helfen spezifische Therapieansätze zu entwickeln, die gezielt die Produktion des toxischen Fragments verhindern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen