Modulation der RNA-Editierungseffizienz zur Untersuchung der Proteinfunktion und Homöostase in den Mitochondrien von Pflanzen

• Antragsteller: Dr. Nils Rugen
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559930175

Transkripte organellarer Gene werden in Pflanzen mitunter einer Editierung unterzogen. Dadurch stimmt die kodierte Information der Transkripte (der RNAs) nicht mehr exakt mit derjenigen überein, die durch die entsprechenden Gen-Abschnitte auf DNA-Ebene kodiert wird. In den Organellen von Pflanzen kommen zahlreiche Editierungsstellen vor, vor allem in den Mitochondrien, aber auch in den Chloroplasten. Die Stellen der Editierungen sind durch Spezifikationsfaktoren definiert. Die RNA-Editierung führt in vielen Fällen zu veränderten Aminosäuresequenzen der entsprechenden Proteine. Allerdings ist der biologische Hintergrund dieses Prozesses bis heute unverstanden. In vielen, aber nicht allen Fällen führt die RNA-Editierung zu einer größeren Sequenzähnlichkeit der Proteine mit denjenigen aus anderen Organismengruppen, in denen keine RNA-Editierung vorkommt. Es wird vermutet, dass die RNA-Editierung möglicherweise einer Kompensation unvorteilhafter Mutationen dient, die sich während der Evolution etabliert haben. Es gibt jedoch auch Hinweise, dass die RNA-Editierung in den Organellen pflanzlicher Zellen eine regulative Ebene der Proteinbiosynthese darstellt. Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang partiell editierte Transkripte, von denen bekannt ist, dass sie in Einzelfällen in Proteine übersetzt werden. Im Resultat leiten sich dadurch von einzelnen Genen jeweils mehrere Proteoformen eines Proteins ab. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen Proteine, die sich von unvollständig editierten Transkripten ableiten, mit neuesten Methoden der "Deep Proteomics"-Strategie identifiziert und quantifiziert werden. Anschließend sollen die Funktionen und Schicksale dieser Proteine systematisch nachgezeichnet werden. Um diese Fragestellung besser untersuchen zu können, soll mit Arabidopsis-Mutanten gearbeitet werden, die sich durch eine verminderte Editierungsrate auszeichnen, so dass Proteine, die von nicht-editierten RNAs abstammen, in erhöhter Menge zu erwarten sind. Es gibt Hinweise, dass diese Proteine schnell wieder abgebaut werden. Die Lebensdauer entsprechender Proteine soll daher experimentell bestimmt werden. In einigen Fällen konnte jedoch nachgewiesen werden, dass Proteine, die sich von partiell editierten RNAs ableiten, in Proteinkomplexe eingebaut werden (Rugen et al. 2024, Plant Physiology 195, pp 1180-1199). Entsprechende Proteinkomplexe sollen hinsichtlich ihres Assemblierungsweges, ihrer Stabilität und ihrer Funktion charakterisiert werden. Die vorgeschlagenen Experimente sind geeignet, die biologische Bedeutung der RNA-Editierung in pflanzlichen Organellen weiter aufzuklären. Die Ergebnisse werden zu einem tieferen Verständnis des pflanzlichen Energiestoffwechsels beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen