Der piRNA Pathway und seine Rolle in der Regulation maternaler mRNAs während der frühen Embronalentwicklung in Drosophila.

• Antragstellerin: Dr. Bridlin Barckmann
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243843236

In Drosophila wird mRNA von Morphogenen der Musterbildung über ihre Poly(A)Schwanzlänge regu-liert. Poly(A)Schwanz Verlängerung führt zu mRNA Aktivierung, während Verkürzung des Po-ly(A)Schwanzes zur Repression der mRNA führt.Ein Gradient von Nos, der durch translationale Regulation der nos mRNA entsteht, organisiert die abdominale Segmentation im Embryo. nos mRNA ist im Soma des Embryos, aber nicht am posterio-ren Pol translational reprimiert. Diese Repression wird u. a. durch die Rekrutierung des CCR4-NOT Deadenylasekomplexes durch das RNAbindeprotein Smaug reguliert (Zassinger et al 2006). Dr. Si-moneligs AG konnte zeigen, dass die CCR4-abhängige nos Deadenylierung direkt von Faktoren des piRNA Pathways und spezifischen, nos mRNAbindenden piRNAs abhängt. Das Model ist, dass Au-bergine (Aub), ein Argonautprotein des piRNA Pathways, durch piRNA/nos Erkennung die nos 3´UTR bindet und hilft den CCR4-Not Komplex zu rekrutieren (Rouget et al., 2010). Die piRNAs die nos mRNA binden werden von Transposabelen Elementen (TE) gebildet. Der Fund, dass der piRNA Pa-thway eine direkte Rolle in Gen Regulation spielt ist wegen zwei Gründen extrem Interessant: Der Identifizierung einer neuen Rolle des piRNA Pathways in der Genregulierung, und der Rolle von TEs in Genregulation mittels piRNAs (Rouget et al 2010).Während der ersten zwei Jahre des Projektes habe ich die Allgemeingültigkeit dieser Regulation ge-testet und direkte Aub mRNA Targets identifiziert:1) Die Analyse Des Einflusses des piRNA Pathway auf maternale mRNA Regulierung. Mit einer Tran-skriptomanalyse in piRNA Pathway Mutanten konnte ich einen generellen Einfluss des piRNA Pa-thways auf maternale mRNA Degradierung in Drosophila Embryonen aufzeigen.2) Die globale Identifizierung von direkten Aub mRNA Targets mit der iCLIP Technik (König et al 2010). Wir haben neben den erwarteten RNA Fragmenten (piRNAs und mRNA von TEs) auch die mRNA von 583 Genen als direkte Aub Targets identifiziert.Wir haben vielversprechende Daten, die eine generelle Rolle des piRNA Pathways in mRNA Regulie-rung aufzeigen. Im letzten Jahr des Projektes werde ich diese Daten intensiv testen und verifizieren:1) Prüfung ob piRNAs für Regulierung von mRNA durch den piRNA pathway notwendig sind.2) Analyse ob Deadenylierung der grundlegende Mechanismus für mRNA Regulierung durch den piRNA Pathway ist, wie es für nos der Fall ist.3) Identifizierung von Aub-mRNA Komplexen im Soma des Embryos. Aub ist im Soma des Embryos exprimiert, wo es an der Degradation von nos beteiligt ist, aber auch in hohen Konzentrationen am posterioren Pol wo nos mRNA stabilisiert ist. Dies deutet auf eine differenzielle Rolle von Aub in die-sen beiden Regionen hin. Ich werde iCLIP Analysen in osk Mutanten durchführen, die keine Polzellen bilden und deshalb als `nur Soma´ Embryomodel dienen.Die Ergebnisse vertiefen unser Verständnis von grundlegenden Entwicklungsprozessen, posttran-skriptionaler Genregulierung und der Coevolution von TEs und Wirtsgenom.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Martine Simonelig, Ph.D.