Die Rolle der "Lobe"-assoziierten Untereinheiten der RNA Polymerase I in der Transkriptions-Regulation, im Korrekturlesen und in der Qualitätskontrolle der Ribosomen-Biosynthese

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Engel; Privatdozent Dr. Joachim Griesenbeck; Professor Dr. Herbert Tschochner
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522934942

Alle drei kernständigen RNA Polymerasen haben eine gemeinsame Grundstruktur, sie unterscheiden sich aber in der Zusammensetzung ihrer Untereinheiten, die zu unterschiedlichen funktionellen und strukturellen Eigenschaften der Enzyme führt. RNA Polymerase I (Pol I) der Hefe S. cerevisae, die aus 14 Untereinheiten besteht, ist ein hochspezialisiertes Enzym, das ausschließlich das rRNA-Gen mit großer Geschwindigkeit und Effizienz abschreibt. Ein bedeutender Unterschied zwischen Pol I und der RNA Polymerase II besteht in der sogenannten "Lobe" Struktur, die von der zweitgrößten Untereinheit der jeweiligen Polymerase gebildet wird. Während bei Pol II nur die Untereinheit Rpb9 an die "Lobe"-Struktur bindet, assoziieren bei Pol I drei Untereinheiten an diese Struktur. Dies sind die RNA-Spaltung unterstützende Untereinheit Rpa12.2 und die Untereinheit Rpa34.5, die einen Heterodimer mit Untereinheit Rpa49 bildet. Die „Lobe"-assoziierten Untereinheiten der Pol I werden als "eingebaute Transkriptionsfaktoren" bezeichnet weil sie in Struktur und Funktion den Pol II Transkriptionsfaktoren TFIIS, TFIIE und TFIIF ähneln. Trotz ihrer Homologie zur den Pol II Faktoren und zu Untereinheiten der Pol III tragen die "Lobe" assoziierten Pol I Untereinheiten wesentlich zur Spezialisierung des Enzyms und seiner hohen Effizienz bei. Deshalb beabsichtigen wir durch Struktur und Funktions-Untersuchungen die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu verstehen, wie diese Untereinheiten entscheidende Schritte im Transkriptionszyklus beeinflussen. Das Projekt teilt sich in unterschiedliche, aber engvernetzte Arbeitspakete auf, die die Rollen der "Lobe"-assoziierten Untereinheiten in der Initiation und Elongation der Transkription beleuchten, sowie ihre Passage durch Nukleosomen in vivo analysieren. Außerdem wird ihre Rolle in der Qualitätskontrolle der ribosomalen RNA untersucht. Alle Aspekte werden mit etablierten in vitro Systemen, sowie geeigneten in vivo Ansätzen untersucht, die jeweils von Herbert Tschochner bzw. Joachim Griesenbeck betreut werden. Christoph Engel wird die Strukturuntersuchungen beisteuern. Dies wir zu einem umfassenden Bild zu spezifischen Eigenschaften der Pol I Maschinerie führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen