Das Zusammenspiel von U2AF2 und Nuclear Speckles bei der Regulation des Spleißens

• Antragstellerin: Dr. Srimeenakshi Sankaranarayanan, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584853435

Sobald die naszente RNA transkribiert ist, durchläuft sie eine umfangreiche Prozessierung, um funktionelle Messenger-RNA (mRNA) zu produzieren. Im Mittelpunkt dieses Reifungsprozesses steht das RNA-Spleißen: Durch das Entfernen der Introns und das Verbinden der Exons bestimmt das Spleißen das Schicksal der mRNA und erweitert die für die Zellfunktion essenzielle transkriptomische und proteomische Vielfalt. Veränderungen im Spleißen sind eng mit Krankheiten verknüpft und gelten als Krebsmerkmale. Obwohl das Spleißen umfassend untersucht wurde, bleibt unklar, wie es in der dichten Kernumgebung räumlich koordiniert wird. Membranlose Organellen wie Kernkörperchen (Nuclear Speckles, NS) gelten als dynamische Zentren der nukleären RNA-Verarbeitung. Einst als passive Speicherorte für Spleißfaktoren angesehen, beeinflussen NS aktiv das Spleißen. Die Nähe zu NS korreliert mit höherer Spleißeffizienz und Genexpression. Doch bleibt eine zentrale Frage offen: Warum werden nur bestimmte Introns in NS gespleißt und was bestimmt ihre selektive Rekrutierung? Zur Klärung dieser Frage untersuche ich U2AF2, einen Schlüsselfaktor der 3'-Spleißstellenerkennung und der frühen Spleißosombildung. U2AF2 lokalisiert in NS, vermutlich spleißabhängig. Meine vorläufigen Daten, basierend auf zeitaufgelöster transienter Transkriptomsequenzierung (TT-seq) nach schnellem U2AF2-Abbau, zeigen, dass der U2AF2-Verlust das Spleißen verzögert. Eine ergänzende Analyse publizierter APEX-seq-Daten ergab, dass NS-assoziierte Introns bevorzugt von U2AF2 abhängig sind. Dies deutet darauf hin, dass U2AF2 für ein effizientes NS-vermitteltes Spleißen erforderlich ist, und offenbart eine bislang nicht erkannte funktionelle Verbindung zwischen U2AF2 und dem Spleißen in Nuclear Speckles. Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle von U2AF2 und NS bei der Regulation des nukleären Spleißens anhand von zwei Zielen zu analysieren: 1. Die Rolle von U2AF2 in der Regulation der Spleißdynamik zu identifizieren, indem sein Einfluss auf die Spleißkinetik analysiert und Introns nach ihrer U2AF2-Abhängigkeit klassifiziert werden. 2. Die integrierten Funktionen von U2AF2 und Nuclear Speckles zu charakterisieren und molekulare Determinanten der selektiven Rekrutierung NS-assoziierter Introns sowie den Beitrag von U2AF2 zum NS-vermittelten Spleißen aufzuklären. Durch die Integration zeitaufgelöster TT-seq-Daten mit öffentlich verfügbaren NS-assoziierten Transkriptomdatensätzen wie APEX-seq und ARTR-seq wird meine Arbeit (i) die dynamische Rolle von U2AF2 in frühen Phasen der Spleißstellendefinition aufklären, (ii) erklären, wie spezifische Introns selektiv zu Nuclear Speckles geleitet werden, und (iii) die räumliche Funktion von U2AF2 im NS-vermittelten Spleißen offenlegen. Das Projekt markiert einen entscheidenden Schritt meines Übergangs von einer experimentellen Pilz-RNA-Biologin zu einer unabhängigen Forscherin in der RNA-Bioinformatik.

• DFG-Verfahren: Stelle