snRNA Reifung in Saccharomyces cerevisie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Heike Krebber
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436315601

Spleißosomen entfernen Intron Sequenzen aus primären Transkripten um einen offenen Leserahmen für die Ribosomen zu erzeugen und die korrekte Proteinexpression zu ermöglichen. Dazu assemblieren die Spleißosomen an Intron-haltigen prä-mRNAs jedes Mal erneut. Sie bestehen aus einer Reihe von Proteinen und fünf snRNAs: U1, U2, U4, U5 und U6. Mit Ausnahme von U6, das von RNAP III hegestellt wird, werden die snRNAs von RNAP II synthetisiert. Nachfolgend finden verschiedene Prozessierungsschritte statt, bevor die reifen snRNAs in das aktive Spleißosom eingebaut werden. Lange Zeit dachte man, dass die snRNAs aus der Bäckerhefe während der Reifung den Zellkern nicht verlassen, aber wir konnten nun zeigen, dass dies nicht der Fall ist. Die Bindung des Sm-Rings, der vor dem RNA-Abbau schützt, findet im Zytoplasma satt. In unseren kürzlich publizierten Daten konnten wir aber nicht nur zeigen, dass die Hefe keine evolutionäre Ausnahme ist, sondern wir haben den Modellorganismus auch dazu genutzt, um zu zeigen, dass der Export in allen Eukaryonten sogar notwendig ist und ein Qualitätssicherungssystem darstellt, dass in allen Eukaryonten vor der Entstehung von defekten Speißosomen schützt und ein effektives Spleißing in Zellen aufrechterhält.Hinsichtlich der snRNA Reifung haben sich durch unsere Daten nun viele weiterführende Fragen eröffnet, die wir in diesem Projekt beantworten möchten. Wir möchten den Kernexport und der Re-Import näher beleuchten und die Transportmechanismen weiter aufklären. Z.B. ist unklar, ob der RNA Exportfaktor Mex67 (humanes TAP) die snRNAs direkt kontaktiert oder ob ein Adapter Protein benötigt wird. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Wächterproteine Npl3, Gbp2 und Hrb1 die snRNAs binden. In weiterführenden Experimenten möchten wir nun heraus finden, ob die Wächterproteine auch die snRNAs, ähnlich wie die mRNAs, qualitativ überprüfen, also z.B. auf das Vorhanden sein einer 5’-Kappe analysieren. Weitere Qualitätskontroll-Schritte könnten in der korrekten Assoziation von snRNA-Bindeproteinen liegen, die möglicherweise einer festen Reihenfolge der Bindung unterliegen.Außerdem haben unsere Untersuchungen zeigen können, dass U6 entgegen aller bisherigen Studien die sowohl mit humanen Zellen als auch mit der Hefe durchgeführt wurden, ebenfalls zytoplasmatische Reifungsschritte durchläuft. Wir vermuten, dass sich das U4/U6 di-snRNP im Zytoplasma bildet und als di-snRNP auch in den Zellekern gelangt. Auch von U6 existiert in Zellen ein längeres Vorläufermolekül. Wir werden nicht nur die transkriptionelle Beladung von U6 untersuchen, sondern auch, ob die Prozessierung vor, oder nach dem Export- und Re-Import stattfindet.Zusammenfassend werden diese Experimente neue Erkenntnisse in der snRNA Reifung liefern, die wichtig für das grundlegende Verständnis des mRNA Spleißens und der Genexpression sind und helfen, potentielle Defekte, die zu neurodegenerativen Krankheiten und Krebs führen können zu erkennen und richtig einzuordnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen