Funktion des RNA-bindenden Proteins TRIM71 als Regulator der Nierenentwicklung

• Antragsteller: Dr. Thomas Welte
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466417053

Eine geordnete Embryonalentwicklung basiert auf einer Balance zwischen Selbsterneuerung und Differenzierung von Stammzellen. Dies setzt eine präzise Kontrolle der involvierten Genexpressionsprogramme voraus. Das von Bilateraila bis zum Menschen konservierte Protein TRIM71, ein RNA bindendes Protein und Ubiquitin ligase, hat eine zentrale Funktion als Regulator von Differenzierung und Proliferation in Stammzellen. Trotz dieser wichtigen Funktion sind sowohl die molekularen Mechanismen der Genregulation durch TRIM71, als auch seine spezifischen Funktionen in der Embryonalentwicklung von Säugetieren bislang noch weitgehend unverstanden. Unsere bisherige Arbeit zeigt, dass TRIM71‘s Funktion als RNA bindendes Protein essentiell für seine Funktion als Regulator von Stammzelldifferenzierung ist. Dabei erkennt TRIM71 seine Ziel-RNAs, indem es an Haarnadel-Strukturen in deren 3‘ untranslatiertem Bereich bindet. Dies führt zur Degradation der Ziel-RNAs. Die hierbei beteiligten molekularen Mechanismen sind bislang unbekannt. Um beteiligte Faktoren zu identifizieren, haben wir einen genetischen Screen in murinen Embryonalzellen durchgeführt. Hierdurch wurden Kandidatengene identifiziert, die TRIM71’s Aktivität entweder direkt (Kofaktoren), oder indirekt (regulierende Faktoren) beeinflussen. Auf diese Weise identifizierte Kofaktor-Kandidaten werden wir in weiteren Versuchen mit Reportergenen und endogenen Ziel-Transkripten validieren. Nachdem durch diese Versuche ein verbessertes Verständnis der Funktionsweise von TRIM71 erlangt wurde, werden wir seine bislang weitgehend unverstandenen Funktionen in der Säugetierentwicklung charakterisieren. Aus früheren Studien in Würmern ist bekannt, dass TRIM71 eine wichtige Funktion in der zeitlichen Koordination der Wurmentwicklung spielt. Analog könnte die Manipulation seiner Expression während der Säugetierentwicklung bestimmte Entwicklungsprogramme entweder verlängern, oder verfrüht beenden. Diese potentielle Funktion macht TRIM71 zu einem interessanten Faktor in der Regenerativ- und Krebsmedizin. Da sowohl seine Regulierungsfaktoren, als auch seine Ziel-RNAs in Nierenentwicklung und Krebserkrankungen der Niere wichtige Funktionen haben, und vorläufige Experimente in Zebrafischen diese Funktion auch für TRIM71 nahelegen, werden wir TRIM71‘s spezifische Funktionen in der Nierenentwicklung näher untersuchen. Konkret werden wir Mausmodelle mit nierenzpezifischen und zeitlich auflösbaren TRIM71 Überproduktions- und Deletionsmutanten erzeugen, um den Effekt von TRIM71 Deletion- und Überproduktion in der Nephrogenese zu untersuchen. Zusammenfassend wird durch die Charakterisierung der molekularen Mechanismen und seiner Funktionen in der Nierenentwicklung ein vertieftes Verständnis der Funktion dieses wichtigen Stammzellfaktors erlangt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. Helge Grosshans