Vesikel-vermittelter RNA-Transfer: von Faktoren und Mechanismen zu Funktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Patrick Schäfer, seit 7/2023
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433194101

Alle bisher untersuchten Zellarten setzen extrazelluläre Vesikel (EVs) frei, was ein neuartiges Prinzip von Informationsübertragung und Zell-Zell-Kommunikation bildet. Ein faszinierendes neues Forschungsgebiet wurde damit eröffnet, welches für viele biologische Systeme von Bedeutung ist: Welche Makromoleküle, wie RNA und Proteine, werden dadurch übertragen und von Empfängerzellen aufgenommen, auf welchen generellen Mechanismen beruht dies, und welche biologische Funktionen werden dadurch reguliert? Unser Erkenntnisfortschritt beruht bisher zum größten Teil auf Untersuchungen in Säugerzellen, wo viele Beispiele mit direkter Relevanz für Humanphysiologie und –Krankheit entdeckt wurden. Innerhalb dieses Konsortiums “Kommunikation zwischen Pflanze und Mikroben durch exRNA” (FOR 5116) planen wir, unsere langjährige Expertise für nichtkodierende RNAs, RNA-Bindeproteine und EV-Biologie im Säugersystem auf das Pflanzensystem zu übertragen, wobei der Schwerpunkt auf Interaktionen mit pathogenen Pilzen liegen wird. Zirkuläre RNA (circRNA) stellen hier besonders vielversprechende und perfekt geeignete Kandidaten dar, sowohl als natürliche Signalmoleküle wie auch dafür, synthetische Modulatoren der Genexpression zu entwerfen und anzuwenden. In unserem Teilprojekt B4 werden wir insbesondere die folgenden allgemeinen Ziele und offenen Fragen verfolgen: Erstens, molekulare Determinanten der EV-vermittelten RNA-Freisetzung in Säugerzellen zu identifizieren: Was tragen spezifische RNA-Bindeproteine bei, und wo liegt die Rolle von RNA-Größe, Konfiguration und Sequenzelementen? Zweitens, circRNAs zu entwickeln und anzuwenden für Gene Silencing und Pflanze-Pathogen-Interferenz (in Zusammenarbeit mit Teilprojekten A1 Kogel und A3 Koch);Drittens, grundsätzliche Parameter und Qualitätskriterien zu etablieren für die exRNA-vermittelte Kommunikation bei Pflanze-Pathogen-Interaktionen, sowie unsere Expertise in der Charakterisierung und biochemischen Analyse von Säuger-EVs und deren RNA-Beladung im Pflanzensystem anzuwenden (in Zusammenarbeit mit allen anderen Gruppen).

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5116: Kommunikation in der Wirtspflanzen-Mikroben-Interaktion durch exRNA: ein systemanalytischer Ansatz zur Erforschung der molekularen Mechanismen und der agronomischen Anwendung
• Mitverantwortlich: Dr. Christian Preußer
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Albrecht Bindereif, bis 6/2023