Untersuchung von spezifischen und redundanten Funktionen m6A erkennender RNA-Bindeproteine in T-Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Vigo Heissmeyer
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444891219

Die gegenwärtige Arbeit unseres und anderer Labore involvierte das sich schnell entwickelnde Feld der 'Epitranscriptomics' in die T-Zell-Biologie. In diesem Konzept modifizieren 'Writer'-Proteine Adenosine in der mRNA mit Methylgruppen, während 'Reader'-Proteine diese Markierungen erkennen und dann die Halbwertzeit oder die Translationseffizienz der gekennzeichneten mRNAs verändern. Es gibt jedoch auch zusätzliche Funktionen, indem kernlokalisierte 'Reader' die m6A Markierungen auf neu-entstehenden mRNAs binden und indirekt das Chromatin im transkribierten Lokus beeinflussen. m6A Markierungen sind in vielen mRNAs von Schlüsselmolekülen in T-Zellen wie z.B. Cish, Socs1 und Socs3 oder Tnf, Ripk1 und Orai1 enthalten und regulieren die Entwicklung von Thymozyten, die Signaltransduktion von Zytokinen, die T-Zell-Homöostase und den T-Zellrezeptor-induzierten Zelltod. Während der Verlust von m6A Modifikation intensiv in T-Zellen studiert wurde, sind viele Fragen, die sich um die m6A-'Reader' drehen, noch unbeantwortet. Im vorgeschlagenen Projekt werden wir diese Fragen adressieren: Welche m6A-erkennenden RBPs sind für die Phänotypen verantwortlich, die nach Verlust der m6A Modifizierung entstehen? Wie kontrollieren sie die T-Helferzelldifferenzierung? Wie unterscheiden sich die prototypischen, YTH-Domäne enthaltenden RBPs in ihrer Interaktion mit dem Transkriptom, erkennen sie nur m6A? Führen die YTH-Domäne enthaltenden RBPs redundante oder nicht-redundante Funktionen aus und welche molekularen Mechanismen benutzen sie dabei?Wir schlagen vor, die Rolle aller YTH-RBPs, die in T-Zellen exprimiert sind, zu untersuchen. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass Ythdc1 eine nicht-redundante Kontrolle über die Thymozytendifferenzierung ausübt, während wir bei der T-Zell-spezifischen Inaktivierung von Ythdf2 redundante Funktionen für die T-Zellhomöostase annehmen. In unserem Arbeitsprogramm werden wir uns zunächst auf Ythdc1 konzentrieren und im Ziel 1 entsprechende Ziel-mRNA und epigenetischen Veränderungen sowie molekulare Mechanismen, die der Ythdc1-Funktion in Thymozyten zugrunde liegen, untersuchen. Im Ziel 2 werden wir nicht-redundante und redundante Funktionen von Ythdf1, Ythdf2 und Ythdf3 mittels individueller und kombinierter konditionaler Inaktivierung in T-Zellen unterscheiden. In diesen Mäusen werden wir die T-Zell-Homöostase und Differenzierung oder experimentell induzierte Immunantworten studieren. Abschließend werden wir in Ziel 3, mit 'Crosslinking and immunoprecipitation' Experimenten die m6A-Modifikation sowie die Interaktion der Ythdc1 und Ythdf1, Ythdf2 sowie Ythdf3 Proteine mit dem Transkriptom bestimmen. Wir wollen so herausfinden, ob dieses Proteine Bindungspräferenzen haben, die über die Erkennung von m6A hinausgehen. Insgesamt werden unsere Ergebnisse eine umfassende phänotypische Analyse ergeben und neue molekulare Mechanismen der YTH-Proteine in T-Zellen, die wichtig für die Entwicklung, Homöostase und Immunantwort sind, aufdecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen