Charakterisierung von hnRNP L-reguliertem alternativem Spleißen in T-Zellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Alternatives Spleißen ist ein Prozess, durch den ein einzelnes Gen zur Bildung verschiedener reifer mRNAs und Proteine genutzt werden kann. Die Erkenntnis, dass alternatives Spleißen substantiell zur Steuerung der Genexpression in menschlichen Zellen beiträgt, ist relativ neu, und dementsprechend sind viele regulatorische Aspekte bislang kaum untersucht. Im vorliegenden Projekt wurde das altemative Spleißen des Zelloberflächenproteins CD45 während der T-Zell- Aktivierung als Modellsystem genutzt, und der Mechanismus näher analysiert, der zur basalen Exklusion der alternativ gespleißten Exons führt; weiterhin wurde die Signalkaskade charakterisiert, die nach der T-Zell-Aktivierung zu einer verstärkten Exklusion dieser Exons aus der reifen mRNA führt. Die basale Nutzung der alternativ gespleißten CD45-Exons 4, 5 und 6 wird hauptsächlich durch das RNA-bindende Protein hnRNP L reguliert. hnRNP L bindet diese Exons und führt zu einem Ausschluss der Exons aus der reifen mRNA. Es stellte sich aber im Laufe der Arbeit heraus, dass der Mechanismus, durch den hnRNP L zur Exon-Exklusion führt, für die CD45-Exons 4 und 5 grundverschieden ist. Zusätzlich konnte im Laufe des Projekts gezeigt werden, dass die Bindung von hnRNP L an das gleiche Exon nicht immer zur Exon-Exklusion führt, sondern dass die Bindung von hnRNP L unter bestimmten Umständen auch zur verstärkten Exon-Inklusion führen kann. Diese entgegengesetzten Konsequenzen aufdie Nutzung eines Exons unabhängig von der Bindesteile legen den Schluss nahe, dass der Effekt, den die Rekrutierung eines RNA-bindenden Proteins zu einem Exon hat, nicht nur von der Position der Bindung, sondern auch vom sonstigen Kontext, wie z.B. den Spleiß-Stellen, abhängt. Da dieses Modell das Verständnis der Spleißregulation verändern könnte, wurde es in der Fachwelt mit Interesse aufgenommen und auf dem Titelblatt von Molecular Cell gezeigt. In dem zweiten Projekt konnte die Signalkaskade aufgeklärt werden, die nach der Aktivierung des T-Zell-Rezeptors zur verstärkten CD45 Exon-Exklusion führt. Es konnte gezeigt werden, dass das RNA-bindende Protein Psf in ruhenden T-Zellen an einer bestimmten Aminosäure modifiziert (phosphoryliert) vorliegt, und dass dies zur Bindung von Psf an ein anderes Protein führt. In diesem Komplex bindet Psf nicht an die CD45-RNA und trägt deshalb nicht zum Ausschluss der alternativ gespleißten CD45-Exons bei. Diese Phosphorylierung wird durch die Kinase Gsk3 katalysiert, die in ruhenden T-Zellen aktiv ist. Erst nach der T-Zell-Aktivierung wird Psf nicht weiter phosphoryliert, da die Aktivität von Gsk3 sinkt, so dass der Protein-Komplex gelöst wird und eine RNA-Bindung und die verstärkte Exon-Exklusion möglich werden. Bislang sind nur wenige Signalwege, die Zelloberflächenrezeptoren mit der Spleiß-Maschinerie verbinden so detailliert untersucht worden, so dass diese Arbeit ebenfalls in Molecular Cell publiziert wurde. Da eine Verbindung von Gsk3 mit neurologischen Erkrankungen besteht, ist das Interesse an dieser Studie nicht auf den Fachkreis der RNA-Biochemie beschränkt geblieben, so dass die Ergebnisse in einer Pressemitteilung diskutiert wurden (http://www.uphs.upenn.edu/news/News_Releases/2010/10/proteinvariations-immune-response/) und außerdem die Einladung zum Verfassen eines Reviews in TiBS (Trends in Biochemical Sciences) nach sich gezogen haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Context-dependent regulatory mechanism of the splicing factor hnRNP L. Mol Cell. 2010 Jan 29; 37(2): 223-34
Motta-Mena LB, Heyd F, Lynch KW
- Phosphorylation-dependent regulation of PSF by GSK3 controls CD45 alternative splicing. Mol Cell. 2010 Oct 8; 40(1): 126-37
Heyd F, Lynch KW
