Untersuchung der Rolle von Secisbp2 bei der Recodierung des UGA-Codons in Selenoproteinen durch globales ribosomales Footprinting

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Schweizer
• Fachliche Zuordnung: Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 199424086

Selenoproteine sind essentiell für Säuger. Sie enthalten die seltene Aminosäure Selenocystein (Sec). Sec ist die erste bekannte natürliche Erweiterung des genetischen Codes. Zum Einbau von Sec in Proteine muß die Bedeutung eines UGA (normalerweise Stop-) Codons gezielt verändert werden. Dazu ist eine Struktur im 3(Strich)-untranslatierten Bereich der Selenoprotein mRNA essentiell, die SElenoCysteinInsertionsSequenz SECIS. Mutationen im SECIS-bindenden Protein 2 (SECISBP2) führen zu angeborenen Defekten der Selenoproteinbiosynthese mit neurologischen, endokrinologischen und immunologischen Krankheitszeichen. Im der ersten Förderperiode haben wir Mausmodelle mit Mutationen in Secisbp2 erzeugt und untersucht. Dabei haben wir gefunden, daß Secisbp2 nicht wie bisher geglaubt ausschließlich die Durchlesewahrscheinlichkeit von UGA Codons erhöht, sondern eine unerwartete Funktion bei der Stabilisierung von Selenoprotein mRNAs hat. In der nächsten Förderperiode wollen wir mittels Ribosomalem Profiling die Selenoprotein-translation auf globaler Ebene in ungekannter Detailschärfe zu analysieren. Wir verfolgen dabei vier Ziele: (1) Bestimmung der Durchlesewahrscheinlichkeit an UGA in Abhängigkeit von Secisbp2. Anhand unserer neuen Mausmodelle können wir den Einfluß von Secisbp2 auf die Translation von UGA als Sec bestimmen. (2) Inwiefern ändern Punktmutationen in Secisbp2 (SID-Domäne bzw. L7Ae Domäne) die Durchlesewahrscheinlichkeit am UGA? So können wir die Bedeutung der verschiedenen Domänen von Secisbp2 und die Wirkung pathologischer Mutationen verstehen. (3) STOP ist ungleich STOP: Inwiefern unterscheiden sich Mangel an Secisbp2 und tRNA(Sec) in bezug auf mRNA Spiegel und globale Selenoproteinexpression? Diese Frage ist besonders spannend im Hinblick auf die Bedeutung von mRNA Überwachungswegen Nonsense-Mediated Decay bzw. No-Go Decay beim Antreffen von UGA Codons in der mRNA. (4) Was ist der Mechanismus des mRNA Abbaus bei Mangel an Secisbp2 oder tRNA(Sec)? Diese Frage soll durch genetische Manipulation im Zellmodell analysiert werden. Wir erwarten uns grundlegende Einsichten zur aktuellen Frage der Translation von nicht-kanonischen Aminosäuren sowie zur Bedeutung von No-Go Decay bei Säugern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen