Hochauflösendes Massenspektrometer für RNomics

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567203826

RNA und Proteine haben verschiedene Eigenschaften gemeinsam, unter anderem ihre vergängliche und damit dynamische Natur. Beide Moleküle werden von speziellen Enzymen chemisch dekoriert, und die daraus resultierenden Veränderungen sind für die Funktion beider Biomoleküle entscheidend. Während die Erforschung von Proteinen und ihren Modifikationen von der Massenspektrometrie (MS) partieller Proteinhydrolysate (z.B. tryptische Verdauungen) dominiert wird, entwickelt sich eine ähnliche Technologie für partielle RNA-Hydrolysate gerade erst und wird vom Kaiser Lab an der Goethe-Universität Frankfurt vorangetrieben. Die Analyse posttranslationaler Proteinmodifikationen mittels quantitativer MS hat unser Verständnis der epigenetischen Regulation revolutioniert. Für die ebenso wichtige Epitranskriptomik (RNA-Modifikationen einer Zelle) fehlte eine vergleichbare MS-Methode bisher völlig, obwohl RNAs Hotspots der posttranskriptionellen Modifikation sind, die wesentliche Funktionen bei der Regulation der zellulären Homöostase haben und häufig mit Krebs und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden. Mit den von der DFG beschafften und vom EFRE kofinanzierten Geräten wird das Kaiser-Labor Technologien entwickeln, die erstmals MS-basierte Sequenzierung und direkte Analyse von RNA-Modifikationen aus Zelllysaten ermöglichen. Wir werden die technologischen Fortschritte nutzen, die wir bereits gemacht haben, um MS-basierte Epitranskriptomanalyse auf Instrumenten zu ermöglichen, die üblicherweise für proteomische MS verwendet werden. Damit wird die Epitranskriptomanalyse für jedes Labor, das Proteomanalysen durchführt, zugänglich sein. Die daraus resultierende technologische Innovation wird einen Multiplikatoreffekt für die internationale Epitranskriptomforschung haben. Dadurch wird es möglich sein, das menschliche RNom (die Gesamtheit aller RNA in einer menschlichen Zelle einschließlich ihrer Modifikationen) zu kartieren und zu verstehen und mit Medikamenten zu modulieren. Dies kommt einer Revolution in der biomedizinischen Forschung gleich, deren Vorgeschmack wir erlebt haben, als eine modifizierte RNA die Pandemie beendete (mRNA-Impfstoff BioNTech und Moderna). Neben dem direkten Nutzen für die menschliche Gesundheit hat das Epitranskriptom ein großes Potenzial in der Landwirtschaft, wo die Erträge mit Hilfe der RNA-Modifikation gesteigert werden könnten. Hier beantragen wir die Finanzierung eines modernen „Omics“-Geräts (nanoflow HRMS), um unsere Bemühungen um eine „RNomics“-Technologie fortzusetzen. Das neue Gerät wird dringend benötigt, da (1) das derzeitige System bereits 8 Jahre alt ist und aufgrund von altersbedingten Ausfällen immer wieder außer Betrieb genommen wird, (2) oft nicht empfindlich genug für den Nachweis von RNAs mit geringer Häufigkeit aus Zelllysaten ist und (3) bei der Durchführung von Proteomik- und RNomik-Analysen mit voller Kapazität betrieben wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochauflösendes Massenspektrometer für RNomics
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Leiterin: Professorin Dr. Stefanie Kaiser