Die Zusammenarbeit des Epitranskriptoms und des piRNA Signalwegs in der Regulation maternaler mRNA

• Antragsteller: Professor Dr. Jean-Yves Roignant
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431556720

Die Regulation der mRNA ist für einen großen Anteil an biologischen und pathologischen Prozessen erforderlich. Durch ein komplexes und koordiniertes Zusammenspiel von RNA bindenden Proteinen und non-coding RNAs, welche in dieser Regulation involviert sind, wird die Funktion und das Schicksal zellulärer mRNA bestimmt. Piwi-interacting RNAs (piRNAs) sind eine spezifische Klasse der small non-coding RNAs, welche in der Unterdrückung von Transposons in der Keimbahn eine Rolle spielen. Abgesehen von dieser bereits gut untersuchten Funktion, haben wir anhand des Modelorganismus Drosophila einen Einfluss von piRNAs in der Kontrolle des Abbaus maternaler mRNA in der Embryogenese beschreiben können. Kürzlich haben sich mRNA Modifikationen, insbesondere N6-Methyladenosin (m6A), als neuer und entscheidener Schritt in der posttranskriptionellen Genregulation und Modulation der mRNA Biogenese etabliert. Unter anderem wurde bereits der Einfluss auf die Regulation des Abbaus maternaler mRNA im Fisch- und Mausmodell beschrieben. Es ist allerdings bisher unbekannt, ob und inwiefern der piRNA und m6A Signalweg zusammenarbeiten, um einen effizienten Abbau der maternalen mRNA sicherzustellen. Unsere bisherigen Daten deuten darauf hin, dass m6A zum Abbau der gut untersuchten maternalen mRNA nanos in frühen Drosophila Embryonen beiträgt. Zusätzlich haben wir entdeckt, dass ein Anteil der m6A Seiten nahe der piRNA Bindestellen auf maternaler mRNA liegt, was darauf hindeutet, dass m6A möglicherweise die Spezifität der mRNA Bindung von piRNAs beeinflusst.Basierend auf unserer bisherigen Arbeit, ist das Ziel des m6ApiRNA Projekts die gegenseitige Beeinflussung des piRNA Signalweges und mRNA Modifikation in der frühen Entwicklungsphase von Tieren zu entschlüsseln. Dafür werden wir das Zusammenspiel zwischen m6A und des piRNA Signalweges während zwei entscheidener Schritte der Drosophila Embryogenese untersuchen: 1) Der Abbau maternaler mRNA im Soma und 2) die Lokalisierung von mRNA im Keimplasma am posterioren Pol des Embryos und die Aktivierung der Translation. Die genauen Arbeitsabschnitte beinhalten: i) die Verwendung von genomweiten, bildgebenden und CRISPR-vermittelten Methoden, um den Einfluss von m6A auf den Abbau maternaler mRNA zu untersuchen; ii) die Identifikation von mRNAs, welche durch m6A und piRNAs koreguliert werden und die zugrunde liegenden Mechanismen und iii) das Zusammenspiel zwischen m6A und piRNAs in der Lokalisierung und Translationsaktivierung von maternaler mRNA.Dieses kolaborative Studie kombiniert modernste Drosophila Genetik, Ribonomics und bildgebende Methoden, Molekularbiologie und Massenspektrometrie, um die Beziehung zwischen m6A und dem piRNA Signalweg im Bezug auf die Regulation von maternaler mRNA während der frühen Embryogenese zu untersuchen. Die Entschlüsselung dieser kooperativen Regulationswirkung hat einen starken Einfluss auf das sich entwickelnde Forschungsfeld durch piRNAs und des Epitranskriptom.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Martine Simonelig, Ph.D.