Erkennung doppelsträngiger RNA durch Zinkfingerproteine - NMR-spektroskopische Aufklärung von Struktur und Moleküldynamik

• Applicant: Professor Dr. Heiko Möller
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2003 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5416909

In diesem Projekt soll die Interaktion des Proteins dsRBP-ZFa (double stranded RNA binding protein-zinc finger a) mit doppelsträngiger RNA (dsRNA) untersucht werden. Das Protein dsRBP-ZFa und seine verwandten sind Zinkfingerproteine, die eine wichtige Rolle beim Programmierten Zelltod - der Apoptose spielen und mit hoher Affinität an doppelsträngige RNA und an RNA-DNA-Hybride binden. Homologe von dsRBP-ZFa werden im Menschen und in Nagern durch den Tumorsuppressor p53 induziert und in bestimmten Karzinomen, wie dem Plattenepithelzellkarzinom der Lunge, in erhöhter Konzentration gefunden. Künstlich hervorgerufene Überexpression dieser Proteine kann Apoptose auslösen und das Wachstum von Tumorzelllinien (z.B. Saos-2) hemmen. Ein Konstrukt, das die ersten drei Zinkfingerdomänen von dsRBPZFa umfasst (ZFa-zf123, 23 kDa) wird zur Zeit im Labor von Prof. Dr. P. E. Wright exprimiert. Seine 3D-Struktur und Dynamik sowie deren Änderung durch Bindung an dsRNA soll mit Hilfe von multidimensionaler NMR-Spektroskopie aufgeklärt werden. Als dsRNA-Part wird eine 15N/13C-markierte hairpin-Sequenz von 12-15 Basenparren Länge (~10 kDa) zum Einsatz kommen. Die neuen Proteine gehören zur Familie der Cys2His2-Zinkfinger, die sehr häufig eine Struktur aus zwei b-Faltblättern und einer a-Helix ausbilden. Da erste NMR-Experimente jedoch auf einen überraschend hohen a-helikalen Anteil hindeuten, liegt möglicherweise ein neues Faltungsmuster vor. Im Gegensatz zu bekannten Zinkfingerproteinen besitzen die Mitglieder der neuen Proteinfamilien extrem lange und hochvariable Linker zwischen den Zink-bindenden Domänen und einen vergrößerten Abstand zwischen den Zink-koordinierenden Histidinresten. Weiterhin ist ungewöhnlich, dass die Wechselwirkung mit doppelsträngiger RNA nicht über das in der Literatur bekannte dsRNA binding motif stattfindet, sondern über die Zinkfingerdomänen. Es könnte also ein neuer Erkennungsmechanismus für dsRNA gefunden werden.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Cooperation Partner: Professor Dr. Peter E. Wright