Mechanismen der Substratselektivität des RNA-Exosoms im Zellkern.

• Antragstellerin: Dr. Cornelia Kilchert
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398198708

Grundlegende Zellprozesse wie Wachstum, Differenzierung und die Anpassung an veränderliche Umweltbedingungen bedürfen der koordinierten Expression tausender Gene. Die Modulation der Stabilität einzelner RNAs spielt dabei eine wichtige Rolle. So wird in Reaktion auf Zellstress nicht nur die RNA-Produktion angepasst, sondern auch die RNA-Abbauraten stark verändert. Das RNA-Exosom, ein 3‘ -> 5‘-Exonukleasekomplex, ist der wichtigste Regulator der RNA-Stabilität im Zellkern und erfüllt mehrere wichtige Aufgaben: Es ist an der Genregulation beteiligt, beseitigt aber auch gezielt fehlerhafte RNA-Moleküle und führt bestimmte, klar definierte RNA-Prozessierungsschritte durch. Die Fähigkeit des Exosoms seine Substrate korrekt zu identifizieren ist die Grundlage seiner regulatorischen Funktionen und für die Zelle von zentraler Bedeutung. Ist die Funktion des Exosoms gestört, kann dies Krebs und andere Erkrankungen auslösen.Das Ziel meiner Forschung ist die Aufklärung der Mechanismen, die der Substratselektivität des Exosoms zugrunde liegen. Zwar wissen wir viel über die Struktur und die molekulare Funktion des Komplexes – die Faktoren jedoch, die die Substratauswahl bestimmen und die Aktivität des Exosoms regulieren, sind größtenteils unbekannt. Mein Forschungsprojekt befasst sich mit Fragen, die für das Feld von zentraler Bedeutung sind: Wie werden fehlerhafte von funktionalen Transkripten unterschieden? Welche Faktoren bestimmen die Substratauswahl, und wie kann diese den äußeren Bedingungen angepasst werden? Mittels einer vergleichenden Proteom-Analyse beabsichtige ich, RNA-bindende Proteine zu identifizieren, die dem Exosom Substrate zuführen, und möchte verstehen, wie diese die Spezifität des Exosoms beeinflussen. Wie erkennen diese Spezifitätsfaktoren ihre Substrate und auf welche Weise begünstigen sie deren Abbau? Ein Schwerpunkt meiner Arbeit wird die Untersuchung des Effekts von Zellstress auf die Substratspezifität des Exosoms sein, besonders in Reaktion auf DNA-schädigende Bedingungen. DNA-Schäden triggern in allen Zelltypen ein komplexes genregulatorisches Programm, das als Paradigma für die Rolle transkriptioneller und posttranskriptioneller Mechanismen in der zellulären Stressresistenz angesehen werden kann. Dafür ist auch die essentielle RNA-Helikase Dbp2 von besonderer Bedeutung, deren Funktion ich im Detail aufklären werde. Gemeinsam werden diese Studien grundlegend zu unserem Verständnis genregulatorischer Mechanismen beitragen, die eine zelluläre Anpassung ermöglichen und für das Überleben der Zelle unter widrigen Bedingungen unerlässlich sind.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Fluorescence microscope
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope