Expression und Funktion des "hnRNP K - miRNA - mRNA - Komplexes" in akuten myeloischen und lymphatischen Leukämien des Kindesalters
Final Report Abstract
Das Projekt „Expression und Funktion des „hnRNP K – miRNA – mRNA – Komplexes“ in akuten myeloischen und lymphatischen Leukämien des Kindesalters“ wurde im Labor von Prof. Dr. Thomas Tuschl an der Rockefeller Universität in New York durchgeführt. Das Ausgangsziel war zu untersuchen, in wieweit gestörte Protein-RNA-Interaktionen im Rahmen der posttranskriptionellen Genregulation zur Entstehung von akuten myeloischen und lymphatischen Leukämien im Kindesalter beitragen. Dies sollte am Beispiel des RNA- bindenden Proteins (RBPs) hnRNP K u.a. mit Hilfe eines PAR-CLIP Experimentes (photoactivatable ribonucleoside-enhanced crosslinking and immunoprecipitation) untersucht werden. Neben der transkriptionellen Genexpression z.B. durch Transkriptionsfaktoren, findet sich auch eine posttranskriptionelle Komponente, die durch RBPs und microRNAs durch strukturelle und sequenzspezifische Motive innerhalb der mRNA reguliert wird. Verschiedene Krankheiten bei denen dysfunktionale mRBPs, miRNAs oder mRNA Komponenten beschrieben wurden, unterstreichen deren onkogenes Potential. Nach anfänglichen technischen Schwierigkeiten, die sich durch die Proteineigenschaften von hnRNP K erklärten, wurde stattdessen die sogenannte FET Proteinfamilie untersucht, die sich aus den Mitgliedern fusion in liposarcoma (FUS), ewing sarcoma breakpoint region 1 (EWSR1) und tata-binding protein-associated factor 15 (TAF15) zusammensetzt. Diese stark exprimierten Proteine sind häufig Translokationspartner von Transkriptionfaktoren in verschiedenen Krebsarten wie z.B. Sarkomen und Leukämien. Darüber hinaus wurden für FUS kürzlich zahlreiche Mutationen beschrieben, die die familiäre Form der neurodegenerativen Erkrankung amyotrophische Lateralsklerose (ALS) auslösen. Diese Mutationen bewirken die subzelluläre Relokalisation des nukleären Wildtypproteins in das Zytoplasma. Im Rahmen eines PAR-CLIP Experimentes wurden die mRNA Bindungsstellen der drei Wildtypproteine sowie zweier ALS-auslösenden Mutanten definiert. Die Wildtypproteine binden mRNAs überwiegend intronisch, die ALS-auslösenden Mutanten interessanterweise hingegen überwiegend exonisch. Eine in der Literatur postulierte Funktion beim mRNA Spleißen konnte für die Wildtypproteine im Rahmen von siRNA knockdown Experimenten mit anschließenden Exon Array Analysen nicht bestätigt werden. Anhand von bioinformatischen und biochemischen Analysen gelang die Bestimmung des RNA-bindenden Motifs von FUS, EWSR1 und TAF15, welches nun den Ausgangspunkt für weitere kristallographische Untersuchungen im Tuschl Labor bildet. Die insgesamt acht erstellten next generation sequencing Datensätze stellen die erste beschriebene Resource für weitere Analysen auf mRNA-Ebene dar, die es ermöglichen werden, ein besseres funktionelles Verständnis der Wildtypproteine sowie der ALS- auslösenden FUS Mutanten zu erlangen.
Publications
- (2011) “microRNAs in human cancer”; Journal of Pathology; Jan, 223(2):102-115
Farazi T.A., Spitzer J.I., Morozov P., Tuschl T.
(See online at https://doi.org/10.1002/path.2806)
