SARS-CoV-2-RNA: Untersuchungen der Architektur der RNA von SARS-CoV-2

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Harald Schwalbe; Professorin Dr. Julia Erika Weigand; Professor Dr. Jens Wöhnert
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495006306

Die anhaltende COVID-19-Pandemie, ausgelöst durch die rasante globale und ungebremste Verbreitung von SARS-CoV-2 (SCoV-2), erfordert die koordinierte Erforschung aller viralen Proteine und RNAs, um neue antivirale Medikamente so schnell wie irgend möglich zu entwickeln. Wir nutzen NMR-basierte Strukturbiologie, um die strukturierten Bereiche der genomischen RNA von SCoV-2, insbesondere in den 5‘- und 3‘-nicht-translatierten Bereichen detailliert zu charakterisieren. Bisher durchgeführte biochemische Strukturanalysen sind prinzipiell nicht in der Lage, die strukturellen und dynamischen Eigenschaften nicht-kanonischer Ausstülpungen (engl.: „bulges“) und Schleifenregionen (engl.: „loops“) genau zu beschreiben. Diese Experimente zeigen aber schon jetzt, dass die strukturierten Bereiche des SCoV-2 modular aufgebaut sind. Einzelne strukturierte Bereiche sich über einzelsträngige Bereiche verbunden. Diese Bereiche sind in verwandten Coronaviren konserviert, was belegt, dass ihre Strukturen biologisch relevant sind. Wir bauen auf diesen Ergebnissen auf und werden in dem hier beantragten Projekt unter Verwendung eines „divide-et-impera“-Ansatzes eine Vielzahl von RNA-Elementen des SCoV-2-Genoms mittels NMR-Spektroskopie in Lösung untersuchen. Unser Projekt hat drei Teile: In Teil 1 werden nicht-kanonische RNA-Elemente detailliert untersucht werden. Die Struktur und Dynamik gerade dieser Elemente weicht von denen in Standard-RNA ab und macht daher diese nicht-kanonischen Elemente zu idealen Zielstrukturen für die Wechselwirkungen mit anderen RNAs, mit Proteinen und potentiellen Inhibitoren viraler Ausbreitung. Die Arbeiten in Teil 2 sind auf 5_SL5 - das Schlüsselelement der viralen Replikation - fokussiert. Wir wollen hier die Struktur und Dynamik seiner individuellen Substrukturelemente genau bestimmen und dann in Kombination mit Kleinwinkelstreuungsexperimenten (SAXS) seine gesamte Architektur bestimmen. In Teil 3 widmen wir uns der Untersuchung der Struktur und Dynamik des Bereichs der genomischen RNA, dessen strukturelle Variabilität Leserahmenverschiebungen induziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Andreas Schlundt