Towards the unterstanding of the pre-mRNA splicing reaction: structure and dynamic studies of the 2'-5' AG lariat forming ribozyme and of its complex with catalysis inhibitors

• Antragstellerin: Professorin Dr. Teresa Carlomagno
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 48677560

Konformationsänderungen stellen grundlegende Prinzipien in den meisten molekularen Prozessen dar, die am Zellzyklus beteiligt sind. Der zelluläre splicing Apparat, das Spliceosom, stellt ein sehr dynamisches System, an dem verschiedene Auf- und Abbauprozesse sowie katalytische Transformationen beteiligt sind. Für diese Prozesse ist das Einnehmen von spezifischen Protein- und Nukleinsäurekonformationen von entscheidender Bedeutung. Kürzlich konnte ein so genanntes 2',5'-branch-forming ribozyme identifiziert werden, welches Transesterifizierungen eingeht. Diese Reaktion steht in überraschend eindeutiger Analogie zu den ersten Schritten sowohl von pre-mRNA als auch beim group II intron splicing. Mit Blick auf die große Übereinstimmung dieser Verzweigungsreaktion zwischen dem genannten Ribozym und der Prozessierung der pre-mRNA, kann davon ausgegangen werden, dass dieses kleine Ribozym als ideales Werkzeug für das Studium des Mechanismusses und der Beziehung zwischen der Struktur und der Funktion der komplexen splicosomalen Katalyse dienen kann.Wir planen, die Konformationsänderungen, die in dem 2',5'-branch-forming ribozyme während des katalytischen Prozesses stattfinden, per NMR-Spektroskopie zu untersuchen. Die Konformationsänderungen sind für das Ribozym entscheidend, will es die Transesterifizierung zur Vollständigkeit treiben. Diese Dynamik im Ribozym kann entweder an dem katalytischen Zentrum lokalisiert sein oder die globale Struktur der RNA betreffen.Es ist bekannt, dass kleine, positiv geladene Moleküle mit verschiedenen RNA's wechselwirken können und z. B. die katalytischen Eigenschaften von Ribozymen beeinflussen können. Deshalb, planen wir die Synthese von neuen Oligoaminen, die sich von Aminoglycosid- Antibiotika und Aminocyclitolen herleiten. Der aus diesem Syntheseprogramm hervorgehende beste Inhibitor des katalytischen 2'-5'AG bildenden Prozesses wird als Ligand / RNA Komplex NMR-spektroskopisch untersucht werden, um den Katalysemechanismus aufzuklären. Es wird erwartet, dass dieser Mechanismus und damit der Katalyseprozess eng mit der Inhibierung der Konformationsänderung verknüpft ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen