Koordinierung von Adenosin zu Inosin Editing und mRNA Spleißen

• Antragsteller: Dr. Konstantin Licht
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257125858

Diversifizierung von Genprodukten erfolgt in multizellulären Organismen durch mehrere Prozesse. Auf Transkriptebene tragen sowohl alternatives Spleißen als auch Adenosin zu Inosin Editing wesentlich zur Diversifizierung von mRNAs bei. Adenosin zu Inosin Editing wird durch die Enzyme ADAR1 und ADAR2 katalysiert (ADAR = adenosine deaminase acting on RNA). Da Editing sowohl die Sequenzinformation als auch die Faltung der mRNA ändern kann (Inosinbasen bilden andere Basenpaarungen aus als Adenosinbasen) kann es seinerseits auch Spleißen beeinflussen. Ebenso ist anzunehmen das Spleißen Editing in proteinkodierenden Sequenzen beeinflusst, da dieses häufig durch intronische Elemente koordiniert wird. Eine systematische Analyse der Interaktion beider Prozesse ist daher geplant und umfasst zwei Ziele: 1) Analyse des Einflusses von Editing auf alternatives Spleißen mittels globaler Transkriptomanalyse normaler und Editing-defizienter Mäuse. 2) Bestimmung der Auswirkung von Spleißen auf Editing.Zunächst werde ich mittels RNA-seq Spleißmuster in Wildtyp und Editing-defizienten Embryos vergleichen. Die Auswirkung von ADAR2 auf alternatives Spleißen werde ich zudem in adulten Editing-defizienten Mäusen ermitteln. Den Einfluss des Spleißens auf RNA-Editing werde ich mit Hilfe von Spleißinhibitoren in Zellkultur untersuchen. Hierzu werde ich Editing-Frequenzen in unbehandelten und behandelten Zellen vergleichen. Ich erwarte, dass durch Inhibierung des Spleißens die Anzahl von editierten Transkripten zunimmt, da jene intronischen Elemente, die Editing in Exons steuern, länger in der prä-mRNA verbleiben. Zudem habe ich bereits begonnen Minigenkonstrukte zu erstellen in denen die Spleißeffizienz editierter Exone manipuliert ist. Erste Daten für das editierte FilaminA Exon 42 zeigen, dass die Editing Frequenz in der Tat erhöht ist, wenn es weniger effizient gespleißt wird und dienen somit als proof of principle für meine Hypothese. Das hier vorgeschlagene Projekt beinhaltet sowohl eine transkriptomweite Untersuchung der Auswirkung von Editing auf Spleißen als auch eine detailierte mechanistische Analyse anhand mehrerer Modellsubstrate. Die biologische Signifikanz des Projekts ist sehr hoch, da sowohl alternatives Spleißen als auch Editing insbesondere die Rezeptordiversität und Proteindiversität im Gehirn erhöht. Zudem werden viele Transkripte sowohl alternativ gespleißt als auch editiert. Daher ist die Notwendigkeit koordinierter Regulierung sehr wahrscheinlich. Außerdem steht eine Reihe von neuronalen Krankheiten (z.B. Schizophrenie) in Verbindung mit fehlerhaftem Spleißen oder Editing was die Bedeutung exakter Regulierung unterstreicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Österreich
• Gastgeber: Professor Dr. Michael F. Jantsch