MYC-abhängige Koordinierung der RNA Polymerase Aktivitäten während der ribosomalen Biogenese und des Zellwachstums

• Antragsteller: Professor Dr. Elmar Wolf
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 285696992

Wachstum ist eine grundlegende Eigenschaft des Lebens. Zellwachstum wird durch die Anzahl und die Syntheserate von Ribosomen bestimmt, deren Biogenese die aufeinander abgestimmte Aktivität aller drei nukleären RNA Polymerasen (RNAPI, -II, -III) voraus setzt. Das Onkogen MYC ist ein Protein, dessen evolutionär konservierte Funktion die Förderung des Zellwachstums ist. MYC ist für die Entstehung und Aufrechterhaltung der meisten humanen Tumore unabdingbar. Es bindet Tausende von Genen, die von allen drei RNAPs transkribiert werden. Die Mechanismen, wie MYC Zellwachstum hervorruft, sind ungeklärt und vier Aspekte davon sollen in diesem Projekt untersucht werden: (i) MYC verstärkt in primären Zellen die globale Transkription und führt zu Zellwachstum. MYC-getriebene Tumoren sind hingegen durch die Expression sehr spezifischer Genmuster charakterisiert, was eine Gen-spezifische Regulation durch MYC in der Tumorentstehung nahelegt. In den ersten Experimenten werde ich ein quantitatives Modell für MYC-Bindung an Chromatin entwickeln, das diese offensichtlichen Unterschiede erklärt. (ii) Zwei Chromatin-gebundene Komplexe von MYC sind bekannt: Der MYC/MAX-Komplex bindet in erster Linie an E-Box-Sequenzen in den Promotoren von Genen, die für die Biogenese von Ribosomen zuständig sind (RiBi-Gene). Gene, die von der RNAPIII transkribiert werden, sind von MYC/TFIIIB-Komplexen gebunden. Keiner der beiden Komplexe ist für die MYC-Binding an ribosomale Proteingene verantwortlich, und ich möchte daher diesen Komplex identifizieren und charakterisieren. (iii) Die Existenz verschiedener Chromatin-gebundener Komplexe legt nahe, dass MYC die Herstellung der verschiednen ribosomalen Komponenten aufeinander abstimmt. Es gibt indirekte Hinweise, dass MYC die Elongation der Transkription reguliert, jedoch muss dies erst noch direkt gezeigt werden. Ich werde die Elongationsrate direkt bestimmen, um den globalen Einfluss von MYC auf die Transkription zu untersuchen. Unsere Vorarbeiten ergeben ein Modell, in dem MYC die Übertragung von Elongationsfaktoren auf die RNAPs katalysiert und so die Elongation der Transkription fördert. Ich werde dieses Modell überprüfen, indem ich RNAP-Holoenzyme isolieren und den Einfluss von MYC auf die Zusammensetzung der Holoenzyme bestimmen werde. Die Durchführung dieser Experimente nach einer experimentell induzierten Störung des Verhältnisses der ribosomalen Komponenten zueinander (z.B. durch gezielte Inhibition der RNAPI) wird zeigen, ob MYC in der Tat die Synthese von Ribosomen koordiniert und nicht nur verstärkt. (iv) Vorläufige Daten zeigen, dass MYC die Expression von ribosomalen Proteingenen nicht nur transkriptionell, sondern auch durch verstärkte Translation erhöht. Ich nehme an, dass die Verstärkung der Translationsrate ausgewählter Gengruppen eine direkte Funktion von MYC ist und beabsichtige, den zu Grunde liegenden Mechanismus und dessen Einfluss auf das Zellwachstum zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen