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Projekt
Bildung eines reprimierten nanos-mRNP im frühen Drosophila-Embryo
Antragsteller
Professor Dr. Elmar Wahle
Fachliche Zuordnung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung von 2019 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427447367
Maternale mRNAs werden in einer wachsenden Oocyte gespeichert. Diese RNAs steuern die frühe Embryonalentwicklung und werden durch posttranskriptionelle Mechanismen reguliert. Eine solche RNA ist die nanos-mRNA; das Nanos-Protein ist die Determinante für die Entwicklung des posterioren Pols von frühen Drosophila-Embryonen. Das Protein wird ausschließlich am posterioren Pol des Embryos synthetisiert. Der größte Teil der nanos-mRNA ist homogen im Embryo verteilt, und seine Translation wird unterdrückt. Der Poly(A)-Schwanz dieser RNA wird stark verkürzt (Deadenylierung), und die RNA wird langsam abgebaut. Sowohl die Repression der Translation als auch der Abbau der RNA sind abhängig von Smaug Recognition Elements (SREs) in der 3‘-UTR, welche Bindungsstellen für das regulatorische Protein Smaug darstellen. SRE-abhängige Translationsrepression und Deadenylierung können in zellfreien Extrakten aus frühen Drosophila-Embryonen reproduziert werden. Die Deadenylierung wird vom Ccr4-Not-Komplex katalysiert. Wir haben gefunden, dass die Translationsrepression von der langsamen Bildung eines stabilen Proteinkomplexes auf den SREs abhängt. Dieser Komplex enthält sieben Proteine: Smaug, Cup, eIF4E, Me31B, Tral, PABPC und Belle. Cup bindet einerseits an Smaug, andererseits an den Translationsinitiationsfaktor eIF4E, der das 5‘-Cap der mRNA erkennt. Cup kann den Initiationsfaktor eIF4G aus dem Komplex mit eIF4E verdrängen. Obwohl dies zur Repression der Translation beiträgt, kann die Repression auch in Abwesenheit eines Caps funktionieren. Es wird also vermutlich noch ein zweiter Mechanismus benutzt.Wir haben die sieben Proteinbestandteile des Repressorkomplexes gereinigt. Wir können daraus auf einer SRE-haltigen Reporter-RNA einen Komplex aufbauen, der in einer nachfolgenden Translationsreaktion seine hemmende Wirkung entfaltet. Wenn ein bestimmter Zellextrakt für die Translation benutzt wird, reichen Smaug und Cup für die Bildung eines stabilen Repressorkomplexes auf der RNA aus; zusätzliche Komponenten des Repressorkomplexes können vermutlich aus dem Translationsextrakt rekrutiert werden. Dieses Experiment und andere identifizieren den Smaug-Cup-RNA-Komplex als das Kernstück des reprimierten RNP. Unser Vorhaben zielt darauf ab, den Mechanismus der Repression zu analysieren. Wir verfolgen die Hypothese, dass ein doppelter Mechanismus benutzt wird: Zum einen wird, wie oben beschrieben, die Bindung an eIF4E zur Verdrängung von eIF4G benutzt, zum anderen vermutlich die Bindung von Me31B und Tral, zwei bekannten Repressoren der Translation. Wir werden die Möglichkeit untersuchen, dass ein Komplex aus diesen beiden Proteinen die RNA in einer Form verpackt, die für Ribosomen unzugänglich ist. Wir werden außerdem untersuchen, wie Bestandteile des Repressorkomplexes den Ccr4-Not-Komplex rekrutieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
