RNA Abbau in Trypanosoma brucei
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Genexpression in eukaryotischen Zellen erfordert mehrere Schritte. Zuerst werden die Gene abgelesen und eine Ribonukleinsäure (RNS)-Kopie erstellt. Die RNS wird bearbeitet und die fertige Boten-RNS wird aus dem Kern exportiert. Danach wird die RNS abgelesen und das zur RNS-Sequenz korrespondierende Protein angefertigt. Schließlich wird die RNS abgebaut. In den meisten Zellen können all diese Schritte reguliert werden, was die Analyse der einzelnen Schritte erschwert. Wir arbeiten mit afrikanischen Trypanosomen, den Erregern der Afrikanischen Schlafkrankheit. In Trypanosomen werden die Boten-RNS Mengen fast ausschließlich über einen selektiven Abbau reguliert. Neue Hoch-Durchsatz Methoden der DNS-Sequenzierung haben es uns ermöglicht dies zu bestätigen: wir haben die Halbwertszeiten von allen Trypanosomen-RNSs gemessen. Die Mengen individueller RNSs in normalen Trypanosomen waren extrem stark von deren Halbwertszeiten abhängig. Die Bedeutung von RNS-Abbau und das Fehlen anderer Steurungsmechanismen in Trypanosomen macht die Analyse dieses Prozesses in Trypanosomen wesentlich einfacher als bei anderen Zelltypen. Gleichzeitig sind die Enzyme, die die RNS abbauen, essentiell für die Parasiten, so dass dieser Prozess eventuell als Ziel für Chemotherapeutika angesehen werden könnte. Wir haben uns in diesem Projekt mit solchen Enzymen befasst. Jede Boten-RNS hat am Ende einen Schwanz, der ausschließlich aus dem Nukleotid Adenosin besteht (Poly-A Schwanz). Dieser wird als erstes abgebaut. Zwei Komplexe, die CAF1/NOT und PAN2/3 heißen, sind dafür verantwortlich. Wir haben beide untersucht. Der CAF1/NOT-Komplex wurde genauer unter die Lupe genommen und wir haben eine neue Funktion für eine der Untereinheiten, CNOT10, entdeckt: es bindet CAF1 an den Komplex. CAF1/NOT erwies sich als extrem wichtig für den Abbau fast aller RNSs. Wenn der CAF1/NOT Komplex depletiert wurde, kam der Abbau fast aller Boten-RNSs zum Stillstand. Nachdem der Poly(A) Schwanz abgebaut wurde, kann die Boten-RNS von ein Enzym namens XRNA attackiert werden, das vom Anfang der RNSs in Richtung Ende verdaut. Es stellte sich heraus, dass dieses Enzym vor allem sehr wichtig ist, wenn eine RNS schnell abgebaut werden muss. Die RNS kann auch vom Ende aus durch das Exosom verdaut werden. Wir haben alle Untereinheiten identifiziert, deren Wechselwirkungen untersucht und die Exosomstruktur durch Elektronenmikroskopie modelliert. Anschließend wurden einige Phänomene, die den Trypanosomen CAF1/NOT Komplex betrafen, auch in menschlichen Zellen untersucht. Die Ähnlichkeiten stellten sich als erstaunlich groß heraus. Einige neue Ergebnisse, die wir bei Trypanosomen erziehlt hatten, ließen sich in menschlichen Zellen bestätigen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008). A role for Caf1 in mRNA deadenylation and decay in trypanosomes and human cells. Nucleic Acids Res. 36, 3374-3388
Schwede, A., Ellis, L., Luther, J., Carrington, M., Stoecklin, G. and Clayton, C.E.
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(2008). The exosome of Leishmania tarentolae: purification and structural analysis by electron microscopy. Mol. Biochem. Parasitol. 159, 24-29
Cristodero, M., Böttcher, B., Diepholz, M., Scheffzeck, K. and Clayton, C.
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(2009). The role of deadenylation in the degradation of unstable mRNAs in trypanosomes. Nucleic Acids Res 37, 5511-5528
Schwede, A., Manful, T., Jha, B.A., Helbig, C., Bercovich, N., Stewart, M and Clayton, C.
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(2010). pp 39-49 in: The exosomes of trypanosomes and other protists In “RNA Exosome”, ed Jensen, TH, Landes Bioscience
Clayton, C and Estevez, A
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(2011). The role of the 5’-3’ exoribonuclease XRNA in transcriptome-wide mRNA degradation. RNA 17, 2039-2047
Manful, T., Abeer Fadda, A. and Clayton, C.
