Entwicklung von Festkörper-NMR-Methoden für die Untersuchung von RNA und RNA-Protein Komplexen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Teresa Carlomagno
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Analytische Chemie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424767449

Dieser Antrag ist die Verlängerung eines gleichnamigen Antrags, der von 2014 bis 2018 von der DFG gefördert wurde. In der ersten Förderperiode hatten wir drei Hauptziele: 1. Entwicklung von Festkörper-NMR-Experimenten (ssNMR) für die sequentielle Zuordnung von Nukleotiden in RNA; 2. Entwicklung von Experimenten zur Messung von atomaren Abstaenden und anderen relevanten Strukturparametern durch ssNMR; 3. Berechnung der RNA-Struktur in einem RNA-Protein-Komplex. Fast alle Ziele der ersten Förderperiode wurden erreicht. Wir haben eine einfache, handhabbare Strategie entwickelt, bei der einfach zu produzierende Nukleotidtyp-selektiv-markierte RNAs und empfindliche Magnetisierungsübertragungsschemata verwendet werden, um die Struktur von RNA mittels ssNMR zu erhalten. Darüber hinaus haben wir die Anwendbarkeit unserer Methode auf kurze Abschnitte markierter RNA, als Teil von großen RNP-Komplexen, bewiesen.Bei der Arbeit, die in der ersten Förderperiode durchgeführt wurde, haben wir 13C-Experimente verwendet; aufgrund der starken Überlappung der RNA-Resonanzen und der geringen Empfindlichkeit von 3D-Experimenten, war die Verwendung von Nukleotidtyp-selektiv-markierten RNA erforderlich, zum Auflösen von Überlappungen in 2D-Experimenten. Diese Strategie wird wahrscheinlich ihre Grenzen für RNA mit langen kanonischen Helices erreichen, bei denen die Resonanzüberlappung stärker ist. Daher ist die Entwicklung von Strategien, die 3-dimensionale Spektren im Zusammenhang mit RNA- und RNP-Komplexen ermöglichen, unabdingbar, um Festkörper-NMR als valides Werkzeug für die strukturelle Bestimmung von großen RNAs oder RNA als Teil großer Partikel zu etablieren. Nach dem großen Erfolg der 1H-Detektion in ssNMR von Proteinen, untersuchten wir die Möglichkeit, ultraschnelle MAS Festkörper-NMR-Spektroskopie auf RNA anzuwenden. Unsere Entscheidung für die 1H-Detektion von RNA-Resonanzen in ssNMR ist auf folgenden Gruenden zurückzuführen: 1. Die viel längere Lebensdauer von 13C bei > 100 kHz-Spinnraten erlaubt die Durchfuehrung von Experimenten mit hoher Dimensionalität und hoher Empfindlichkeit. 2. Die Bestimmung der Struktur der RNA durch ssNMR sollte mit Submilligramm-Materialmengen und mit einer einheitlich markierten Probe moeglich sein.Ziel dieser zweiten Finanzierungsperiode ist es, einen experimentellen Ansatz zu entwickeln, der auf 1H-Detektion und schnellen MAS-Raten basiert, um die Struktur von RNA durch ssNMR zu lösen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Großgeräte: 0.7 mm CPMAS triple resonance probehead (Teilfinanzierung)
• Gerätegruppe: 1741 Festkörper-NMR-Spektrometer