Reprogrammierung genetischer Informatin auf der RNA Ebene: Anwendung optimierter Werkzeuge im Kontext einer biologischen Fragestellung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin F. Nina Papavasiliou, Ph.D.; Professor Dr. Thorsten Stafforst
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404867268

Die Desaminierung von RNA (RNA Editierung) ist eine der geläufigsten RNA Modifikationen überhaupt. Im Vergleich zu anderen Modifiaktionen ist die RNA Editierung leicht nachweisbar, da die Nucleinsäuresequenz in definierter Weise (A-zu-I und C-zu-U durch ADAR und APOBEC Proteine) verändert wird. RNA Editierung wird in großer Verbreitung und sehr reproduzierbar in Transkripten der Immunzellen, des Nervensystems, aber auch in Tumorzellen von Lunge, Brust und Darm, sowie unter physiologischen Bedingungen in den meisten anderen Geweben gefunden. Mit großem Aufwand wurden solche Editierungsstellen in den letzten zehn Jahren katalogisiert, vor allem im Kontext von Krebsgeweben. Dabei wurden Korrelationen zwischen Krankheitsverlauf und dem Ausmaß an Editierung festgestellt. Eine Kausalität zwischen der Editierung bestimmter Transkripte und eines bestimmten biologischen Phänotyps konnte bislang jedoch nicht nachgewiesen werden. Dies liegt daran, dass effektive Werkzeuge fehlen, die es ermöglichen, Editierungsmuster in einem Set ausgewählter Transkripte innerhalb einer spezifischen Zelle gezielt zu verändern und den daraus resultierenden Phänotyp zu untersuchen. In diesem Antrag schlagen wir die Anwendung und weitere Optimierung von Werkzeugen vor, die eine effiziente A-zu-I Editierung ermöglichen. Wir wollen die für Krebszellen typischen Editierungsmuster, die wir in Gruppen von Transkripte gefunden haben, in diesen Gruppen gezielt verändern, um zu verstehen, welchen Effekt diese additive Editierung auf die entsprechenden Signalwege hat. Weiterhin schlagen wir die Entwicklung vergleichbarer Werkzeuge für die C-zu-U-Editierung vor, so daß wir die Funktion dualer Editierung (durch ADAR und APOBEC) von Transkripten dieser Signalwege definieren können. Dieser Antrag wird im Rahmen des Schwerpunktprogramms “Chemische Biologie nativer Nucleinsäuremodifikationen” gestellt. Er vereint die komplementäre Expertise zweier Gruppen. Die eine Gruppe hat Pionierarbeit bei der Entwicklung von präzisen and effektiven Werkzeugen zur gezielten A-zu-I-Editierung geleistet. Die andere Gruppe hat intensiv zur Katalogisierung von Editierungsmustern (sowohl in gesunden wie auch in entarteten Geweben) beigetragen und versucht die funktionelle Relevanz dieser Muster zu verstehen. Neben der Aufklärung dieser Mechanismen, sollten die Werkzeuge, die hier entwickelt und zur Anwendung gebracht werden, in Zukunft auch weitere Anwendungen erlauben, wie zum Beispiel die therapeutisch interessante Editierung nicht-natürlicher Stellen (etwa in kodierenden Bereichen), um Aminosäuren gezielt auszutauschen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1784: Chemische Biologie natürlicher Nukleinsäuremodifikationen