Untersuchung der Rolle biomolekularer Kondensate bei der posttranskriptionellen Genregulation

• Antragsteller: Daniel Mateju, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506619116

Die posttranskriptionelle Regulation der Genexpression benötigt RNA-bindende Proteine (RBPs), die an spezifische mRNA-Moleküle binden, um die mRNA-Prozessierung, -Lokalisierung, -Translation und -Stabilität zu modulieren. Außerdem können multivalente Wechselwirkungen zwischen RBPs und mRNA-Molekülen zur Bildung größerer Ribonukleoprotein (RNP)-Kondensate und -Granula führen – einer Klasse von membranlosen Organellen, die aus RNA und Proteinen bestehen. Einige Arten von RNP-Kondensaten sind in den meisten Zelltypen vorhanden (z. B. Paraspeckles), während andere sich nur in bestimmten Zelltypen (z. B. neuronale Transportgranula) oder vorübergehend als Reaktion auf Umweltreize (z. B. Stressgranula) bilden. Neuere Studien haben gezeigt, wie sich RNP-Kondensate bilden und wie sie reguliert werden. Es ist auch klar geworden, dass RNP-Kondensate eine Schlüsselrolle bei Krankheiten wie Neurodegeneration, Krebs und Virusinfektionen spielen. Es bleibt jedoch weitgehend unklar, wie diese Organellen den mRNA Metabolismus beeinflussen und welche funktionellen Konsequenzen die RNA-Protein-Kondensation hat. In diesem Projekt werden wir drei zentrale Fragen adressieren: Wie werden mRNAs durch den Einbau in RNP-Kondensate beeinflusst? Wie beeinflussen sich verschiedene Arten von RNP-Kondensaten? Wie wird die Funktion von RNP-Kondensaten durch krankheitsverursachende Mutationen in RBPs beeinträchtigt? Die Beantwortung dieser Fragen erfordert den Einsatz neuer Techniken zur direkten Messung der biologischen Prozesse innerhalb der RNP-Kondensate sowie gezielte Methoden zur Manipulation dieser Organellen. Hier werden wir mehrere Arten von RNP-Kondensaten untersuchen, die an der zellulären Stressreaktion, der Zelladhäsion und am mRNA-Transport beteiligt sind. Wir werden RNA-Tagging-Methoden und Einzelmolekül-Bildgebung anwenden, um die funktionellen Konsequenzen der mRNA-Rekrutierung in RNP-Kondensate zu analysieren. Dies wird mit anderen bildgebenden Verfahren sowie mit Sequenzierungsexperimenten kombiniert. Die Projektergebnisse werden neue mechanistische Einblicke in die zelluläre Kompartimentierung und posttranskriptionelle Genregulation liefern und uns helfen, die Rolle von RNP-Kondensaten bei pathologischen Zuständen zu verstehen, wie z. B. bei neurodegenerativen Erkrankungen, die durch Mutationen in RBPs verursacht werden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen