Entschlüsselung der Rolle der U5 snRNA-Isoformen als Treiber der U5 snRNP-Diversität und der Spleißosom-Plastizität während Entwicklung und Homöostase.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Mirka Uhlirova
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497801021

Das Spleißen von prä-mRNA ist ein entscheidender Schritt bei der Regulierung der Genexpression in Metazoen, der für die Entwicklung von Geweben und Organen, die Homöostase und die Gesundheit des Organismus entscheidend ist. Der durch ein Spleißosom katalysierte Prozess des Schneiden und Zusammenfügens muss effizient und präzise, aber auch flexibel sein, um bei Bedarf spezifische Transkripte zu erzeugen. Im Gegensatz dazu liegen Mutationen und Deregulierung der Spleißosom-Komponenten zahlreichen menschlichen Krankheiten und der Alterung des Organismus zugrunde. Die Fähigkeit, verschiedene Zelltyp-spezifische Spleißmuster zu erzeugen, wurde mit der dynamischen Zusammensetzung des Spleißosoms in Verbindung gebracht. Das Spleißosom besteht aus fünf kleinen nuklearen Ribonukleoproteinpartikeln (snRNPs), die jeweils aus spezifischer Uridin-reicher kleiner nuklearer RNA (U snRNA) und einer Reihe von Kern- und Hilfsproteinen bestehen. Interessanterweise kodieren höhere Eukaryoten im Gegensatz zu Hefe mehrere Isoformen einzelner U snRNAs, die eine spezifische räumlich-zeitliche Expression aufweisen. Ihre Rolle und ihr Beitrag zur dynamischen Architektur des Spleißosoms und zur funktionellen Plastizität sind noch weitgehend unbekannt. Unsere Arbeit hat unter Verwendung des genetisch steuerbaren Drosophila-Modells neue Einblicke in die Mechanismen der Biogenese, Funktion und Regulation von Spleißosomen ermöglicht (Claudius et al., 2015, Erkelenz et al., 2021). Darüber hinaus haben wir seine Relevanz für das Verständnis der Ätiologie und Pathologie einer degenerativen Augenerkrankung Retinitis pigmentosa gezeigt, die durch Mutationen im Kernspleißfaktor Prp8 verursacht wird (Stankovic et al., 2020). Hier schlagen wir vor, funktionelle Genetik, genomische und proteomische Methoden im Drosophila-Modell zu kombinieren, um die Gewebe- und Entwicklungsstadien-spezifischen Anforderungen für die sieben im Fliegengenom kodierten U5-snRNA-Isoformen zu entschlüsseln. Wir werden die Rolle der einzelnen U5 snRNA-Isoformen bei der Gestaltung der U5 snRNP-Zusammensetzung und ihren Beitrag zur Etablierung der Entwicklungsstufen- und Gewebe-spezifischen Spleißprogramme bestimmen. Schließlich werden wir die in vivo-Funktion der U5 snRNA• RNA-Basenpaarungsinteraktionen als Teil des späten Checkpoint-Mechanismus für die Spleißstellenauswahl und die Aufrechterhaltung der Transkriptom-Integrität definieren. Wir glauben, dass unsere Arbeit von allgemeiner Bedeutung für die Grundlagenforschung und die biomedizinische Forschung sein wird, da sie das Verständnis der Mechanismen fördert, die das kanonische und alternative prä-mRNA-Spleißen in Metazoen kontrollieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen