Funktionelle Analyse des langen nicht-codierenden RNA locus Tug1

• Antragsteller: Dr. Christian Much
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424761055

Mehrere lange nicht-codierende RNAs (lncRNAs) besitzen eine Funktion in der Regulation der Genexpression. Doch obwohl es Tausende von lncRNAs gibt, handelt es sich bei vielen nur um transkriptionelle Nebenprodukte, denen keine RNA-abhängige Rolle zukommt. Aus diesem Grund müssen lncRNA-Gene von regulatorischer Bedeutung bevorzugt in anderer Weise agieren, um ihre Funktionen auszuüben.Wir haben den lncRNA-Locus Tug1 untersucht, der im Gegensatz zu vielen anderen lncRNAs ubiquitär exprimiert wird und zwischen Maus und Mensch hoch konserviert ist. Bemerkenswerterweise haben wir herausgefunden, dass der Tug1-Locus eine unverzichtbare Rolle bei der männlichen Fertilität spielt, da Tug1-deletierte Mäuse aufgrund von Spermatogenese-Defekten vollständig steril sind. Unsere genetischen und molekularen Analysen deuten darauf hin, dass der Tug1-Locus seine Funktion durch mehrere Mechanismen, die DNA-, RNA- und Proteineffekte umfassen, ausübt. Wir haben experimentelle Beweise dafür, dass der Tug1-Locus ein repressives DNA-Element beherbergt, welches benachbarte Gene reguliert, dass er eine RNA produziert, die die Expression entfernter Gene kontrolliert, und dass er möglicherweise ein Peptid mit unbekannter Funktion kodiert. Wie diese Komponenten zur Funktion und physiologischen Bedeutung des Tug1-Locus beitragen, ist jedoch unbekannt.Hier beabsichtige ich, die Funktion des Tug1-Locus zu analysieren, um seine Wirkungsmechanismen zu verstehen. Zu diesem Zweck werde ich unter Verwendung embryonaler Stammzellen der Maus analysieren, wie DNA, RNA und Protein zur regulatorischen Logik des Tug1-Locus beitragen. Das repressive DNA-Element wird charakterisiert werden, indem mehrere vom Tug1-Locus abgeleitete Sequenzen auf ihre Gen-Silencing-Aktivität und ihre Fähigkeit, repressive Proteinkomplexe zu rekrutieren, getestet werden. Um zu definieren, wie die Tug1-RNA entfernte Gene reguliert, werde ich Funktionsverlust- und Funktionsgewinnexperimente anwenden, um die von Tug1 kontrollierten Gene zu definieren sowie spezifische für die Genregulation wichtige RNA-Domänen und RNA-bindende Proteine zu identifizieren. Das Potential des Tug1-Gens, Proteine zu codieren, wird durch bioinformatische und experimentelle Ansätze getestet werden, wonach die identifizierten TUG1-Peptide auf ihre Fähigkeit, die Genexpression und andere Prozesse in der Zelle zu regulieren, untersucht werden.Diese Experimente werden die vielfältigen Merkmale des Tug1-Locus definieren und klären, ob sie einer einzigen Funktion dienen oder unabhängig voneinander agieren. Die komplexen Eigenschaften des Tug1-Locus könnten verbreiteter als bisher angenommen sein und möglicherweise die Funktionalität vieler weiterer lncRNA-Gene erklären.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor John L. Rinn, Ph.D.