Die Synthese und Funktion von ZC3H11 bei der Hitze-Schock Antwort in Trypanosoma brucei

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christine Elizabeth Clayton
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218732757

Bei Trypanosomen wird die Gen-Expression überwiegend post-transkriptionel reguliert. In diesem Projekt widmen wir uns der Hitze-Schock Antwort. In Vorarbeiten und den ersten 3 Jahren des Projekts haben wir gezeigt, dass in prozyklischen Trypanosomen mRNAs die Hitze-Schock Proteine kodieren, durch die das RNA-bindende Protein ZC3H11 reguliert wird. Bei 27°C wird die ZC3H11 mRNA kaum translatiert und das Protein ist zudem sehr instabil; bei 39°C wird dagegen viel ZC3H11 hergestellt und das Protein ist deutlich stabiler als bei 27°C. ZC3H11 bindet eine (AUU)n Sequenz und die 3'-nichttranslatierte Region von mRNAs, die Chaperone kodieren. Es sorgt auch dafür, dass diese mRNAs nach Hitze-Schock immer noch sehr gut translatiert werden. ZC3H11 ist bei 27°C nicht notwendig, ist aber für das Überleben eines Hitze-Schocks essentiell. In Blutstrom Trypanosomen, die bei 37°C wachsen, ist ZC3H11 immer essentiell, obwohl wenig vorhanden ist; jetzt wird das Protein erst bei 40°C gut sichtbar. RNAi gegen ZC3H11 führt zu einem Verlust vieler mRNAs, darunter Chaperone mRNAs wie z.B. HSP70. ZC3H11 bindet diese RNAs, und rekrutiert PBP1 und MKT1. PBP1 wiederum bindet Poly(A) bindende Proteine. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass MKT1 und PBP1 für die durch ZC3H11 vermittelte Stabilisierung von mRNAs nötig ist. RNAi-Experimente deuten dagegen darauf hin, dass MKT1 für den Hitze-Schock Antwort nicht benötigt wird.Während der nächsten 3 Jahre sollen zwei Fragen bezüglich der Funktion ZC3H11s bei prozyklischen Trypanosomen beantwortet werden:1) Wie wird die Translation von ZC3H11 reguliert?2) Wie genau sorgt ZC311 dafür, dass Chaperone mRNAs weiterhin stabil und auf Polysomen bleiben, während andere mRNAs nicht translatiert und abgebaut werden?Um beide Fragen zu beantworten, werden wir zuerst einige Hoch-Durchsatz Analysen durchführen, um Proteine zu finden, die für die Hitze-Schock Antwort und die Steuerung von ZC3H11-Synthese verantwortlich oder notwendig sind. Interaktionspartner von ZC3H11 bei prozyklischen Zellen mit und ohne Stress werden auch untersucht. Frage 1: Wir werden die Sequenz, die ZC3H11 RNA Translation reguliert, genauer definieren. Danach werden wir Proteine suchen, die diese Sequenz binden, und auch in den Screens als Kandidaten identifiziert worden sind. Der Mechanismus der Regulierung durch diese Proteine wird mittels Interaktions-Studien untersucht.Frage 2: Wir werden mittels weiterer genetischer Manipulierungen klären, ob MKT1 für die Aktivität von ZC3H11 bei Hitze-Schock notwendig ist. Wenn ja, wird die genaue Funktion von MKT1 weiter untersucht. Wenn nein, werden wir alternative Wirkungsweisen suchen. Kandidaten aus den Screens werden ausgewählt und deren Aktivitäten untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen