Die ungewöhnliche Rolle der roX-RNA in der Zielsteuerung auf das X-Chromosom

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Burkhard Becker
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524230739

Die Dosiskompensation der X-Chromosomen in Drosophila melanogaster stellt sicher, dass die Genome beider Geschlechter in ähnlicher Weise exprimiert werden. Männliche Fliegen können nur leben, wenn die Transkription der Gene auf ihrem einzigen X-Chromosom etwa zweifache erhöht wird. Die Erforschung der Mechanismen, die diesem hochentwickelten Prozess der Chromosomenaktivierung zugrunde liegen, trägt zum Verständnis grundlegender Prinzipien der Genomregulierung bei. Die Aktivierung von Genen auf dem X-Chromosom in männlichen Fliegen wird durch den Dosierungskompensationskomplex (DCC) erreicht, eine Multienzym-Komplex aus fünf male-specific-lethal (MSL) Proteinen und langer, nicht kodierender roX RNA. Die initiale, hochselektive Bindung des DCC an das X-Chromosom ist Voraussetzung für die zuverlässige Dosiskompensation. Eine Beeinträchtigung dieses Prozesses führt zu einer wahllosen Bindung an Autosomen, die für die betroffenen männlichen Fliegen tödlich ist. Die Rolle der roX RNA und der Helikase MLE, die den Einbau dieser lncRNA in den DCC vermittelt, ist nur unzureichend bekannt. Der DCC ist einer der wenigen chromatingebundenen lncRNPs, von dem alle RNA- und Proteinuntereinheiten bekannt sind, und bietet somit eine hervorragende Gelegenheit, die Funktion einer lncRNA im Detail zu untersuchen. Vor kurzem haben wir eine wichtige Rolle für die roX2 RNA bei der Zielsteuerung auf das X-Chromosom entdeckt. Anscheinend treffen die intuitiven Funktionen für solche RNAs nicht auf roX zu. RoX liest die DNA-Sequenz offenbar nicht durch die Bildung einer Triple-Helix oder eines R-loops aus und wirkt auch nicht als Gerüst für die Komplexbildung für die MSL Untereinheiten. Wir beobachteten, dass die spezifische Bindung des DCC an das X-Chromosom in Anwesenheit von roX mit der Ausprägung eines immobilen Bindungsmodus korreliert, der durch ungewöhnlich lange Verweilzeiten in FRAP-Experimenten dokumentiert wird. Wir versuchen, neue Prinzipien und zugrundeliegende molekulare Mechanismen aufzudecken, durch die roX-RNAs die robuste und exklusive Bindung des MSL-Komplexes an das X-Chromosom fördern und die dem tight-binding - Zustand des DCC auf dem X-Chromosom zugrunde liegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen