Synthesemechanismus und Funktion ultralanger 3'-UTRs im Drosophila Nervensystem

• Antragstellerin: Dr. Valerie Hilgers
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259199801

Der 3’ untranslatierte Bereich (3’-UTR) bestimmt die Stabilität, Translationseffizienz und subzelluläre Lokalisierung einer mRNA. Wir haben kürzlich in Drosophila gezeigt, dass einige entwicklungsrelevante Gene im Laufe der Embryonalentwicklung synchron eine Verlängerung ihres 3’-UTR aufweisen. Diese sogenannten 3’-UTR Fortsätze werden selektiv im Nervensystem exprimiert (Hilgers et al., 2011). Wir haben ebenfalls beschrieben, dass das pan-neuronale RNAbindende Protein ELAV die Verlängerung der 3’-UTRs koordiniert, indem es an proximale Polyadenylierungssignale (poly(A)) bindet und dort die Prozessierung der mRNA verhindert (Hilgers et al., 2012). Untersuchungen in Zebrafisch und Maus ergaben, dass der Mechanismus der 3’ Verlängerung in der Neurogenese von Wirbeltieren konserviert ist (Ulitsky et al., 2012; Miura et al., 2013). Die Funktion dieser außergewöhnlich langen UTR Sequenzen ist bisher nicht bekannt. Möglicherweise steigern die neuronenspezifischen 3’-UTR Fortsätze die post-transkriptionale Regulierung der mRNA, u.a. durch Interaktion mit mikroRNAs und RNA-bindenden Proteinen. Ich werde die hervorragenden Eigenschaften des Modelsystems Drosophila ausnutzen, um diese Hypothese mittels genetischer Manipulation zu prüfen und die in vivo Funktion der 3’ Fortsätze zu bestimmen. Ich habe Fliegen generiert, in denen jeweils die 3’-UTR Fortsätze von ago1 und elav spezifisch entfernt wurden. Diese Fliegen werden mittels Nervensystembiochemie, hochauflösender mRNA Visualisierung, Verhaltensversuchen und whole-genome Transkriptomanalysen untersucht werden. Außerdem haben meine vorläufigen Untersuchungen ergeben, dass der Suppression des proximalen poly(A) Signals durch ELAV eine Interaktion zwischen ELAV und dem Transkriptionsinitiationskomplex zugrunde liegt. Dies impliziert eine direkte regulatorische Rückkopplung zwischen Initiation und Termination der Transkription. Um die genauen Mechanismen der Syntheseregulierung von 3’-UTR Fortsätzen zu bestimmen, werde ich Drosophila Transgenese mit whole-genome Analysen von Immunopräzipitaten von an ELAV gebundene RNA und DNA kombinieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Michael Levine