Die Funktion der nichtkodierenden RNAs Malat1 und 7SK bei Motoneuronerkrankungen

• Antragsteller: Dr. Michael Briese; Professor Dr. Michael A. Sendtner
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255331586

Nichtkodierende RNAs sind an wesentlichen zellulären Prozessen beteiligt. Während die Zahl der identifizierten nichtkodierenden RNAs stetig steigt, sind ihre individuellen Funktionen in differenzierten Zellen noch nicht genau erforscht. Insbesondere in hochpolaren Zellen wie Neuronen könnten nichtkodierende RNAs spezialisierte Funktionen wie Regulation des Axonwachstums kontrollieren. Darüber hinaus ist die Rolle von nichtkodierenden RNAs bei neurodegenerativen Erkrankungen wenig erforscht. Wir wollen in diesem Projekt die Rolle der nichtkodierenden RNAs 7SK und Malat1 bei der Spinalen Muskelatrophie (SMA), einer Motoneuronerkrankung des Kindes- und frühen Erwachsenenalters, untersuchen. Bei SMA führt ein Defizit des Survival Motor Neuron (SMN) Proteins zu einer Degeneration von Motoneuronen im Rückenmark. Das RNA-bindende Protein hnRNP R interagiert mit SMN. In der ersten Förderperiode des SPP 1738 konnten wir mit iCLIP die nichtkodierende RNA 7SK als Hauptbindepartner von hnRNP R identifizieren. In primären Motoneuronen sind hnRNP R/7SK Komplexe im Zytosol inklusive der Axone lokalisiert. Knockdown von hnRNP R oder 7SK verursacht ein verringertes Axonwachstum und führt zu ähnlichen Veränderungen des Transkriptoms sowohl in den Axonen als auch in den Zellkörpern. Basierend auf diesen Ergebnissen wollen wir im Anschlußprojekt die Funktion von hnRNP R und 7SK in vivo untersuchen. Dazu wollen wir zunächst eine 7SK Knockout Maus herstellen und mit Hilfe von zellbiologischen Methoden und Transkriptomanalysen untersuchen. Desweiteren wollen wir eine hnRNP R Knockout Maus untersuchen und die festgestellten Veränderungen mit denen der 7SK Knockout Maus vergleichen. Zusätzlich zu 7SK interagiert hnRNP R auch mit der langen nichtkodierenden RNA Malat1, welche abundant im Nukleus ist. Unsere vorläufigen Daten zeigen, daß Malat1 in Smn-defizienten Motoneuronen erhöht ist und daß die hnRNP R Level im Zellkern erhöht und im Zytosol dieser Zellen verringert sind. Es ist daher möglich, daß subzelluläre hnRNP R/7SK Komplexe abhängig von Malat1 bei SMA gestört sind. Um diese Möglichkeit zu testen wollen wir die Komposition der zytosolischen hnRNP R/7SK Komplexe mit Hilfe von Proteomanalysen bestimmen und die potentiell veränderte Zusammensetzung dieser Komplexe in SMA Motoneuronen untersuchen. Darüber hinaus wollen wir klären, ob solche Störungen der hnRNP R/7SK Komplexe durch Erhöhung von Malat1 verursacht werden und ob eine Verringerung von Malat1 in SMA diese Störungen wieder beheben kann. Die spezifischen Techniken, die bei diesem Projekt zum Einsatz kommen, wie die Primärkultur von Motoneuronen, sowie unsere Erfahrung mit Mausmodellen von SMA werden für andere Mitglieder des SPP 1738 von Nutzen sein. Zusammenfassend können die Resultate des hier beschriebenen Projekts helfen, die Funktion von 7SK, Malat1 und hnRNP R in Motoneuronen besser zu verstehen sowie ihre Rolle in SMA zu klären.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1738: Neue Funktionen von nicht kodierenden Ribonukleinsäuren während der Entwicklung, Plastizität und Erkrankung des Nervensystems