Dihydrouridin in RNA: Modifikationen, die vom selben Enzym gesetzt und entfernt werden

• Antragsteller: Professor Dr. Mark Helm
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445907111

Dihydrouridine (D) ist a post-transcriptionale RNA modification, die besonders häufig in tRNa vorkommt, wo sie den Namen des D-loops geprägt hat, dessen Struktur nach Reduktion bestimmter Uridine durch Dihydrouridine Synthasen (Dus) an Flexibilität gewinnt. Allerdings ist die Biologie von D, mit der Ausnahme eines Wachstumsphänotyps der vermutlich durch generische Beeinträchtigung der Translation bedingt ist, überraschend schlecht verstanden. In diesem Antrag zeigen und verfolgen die Antragsteller fesselnde Nachweise für ein hochaktuelles Phänomen der modernen Forschung an RNA Modifikationen, nämlich eine Dynamik von intrazellulären D-Niveaus, gekoppelt mit einer Reversibilität der enzymatischen Modifikationsreaktion. ein konsortium aus vier renommierten Labors erarbeitete zwei Schlüsselergebnisse, welche hier als vorläufige Ergebnisse präsentiert werden und somit die Basis für eine verblüffende Arbeitshypothese bilden. Da ist einerseits der biochemische Nachweis, dass der enzymatischen Reversion von D-Nucleosiden im tRNA Gerüst zu unmodifizierten Uridinen, welche unwiderlegbar zeigen, das D, als epitranskriptomische Markierung, durch dasselbe Enzym entfernt werden kann, welches für seine Biosynthese verantwortlich ist. Andererseits zeigen in vivo Daten eine Absenkung der D-Niveaus in Zellen, die mit Paraquat behandelt wurden, einem Agens, von dem bekannt ist, dass es intrazelluläre Niveaus des Dus-Cofaktors NADPH absenkt. Daraus ergibt sich die Arbeitshypothese, dass das intrazelluläre Verhältnis NADPH/NADP+ das Niveau von D in tRNAs steuern sollte, und so potentiell die Translation beeinflussen könnte. Dieser Antrag enthält ein ausgewogenes Arbeitsprogramm für eine gründliche Bearbeitung der Arbeitshypothese, basierend auf fortschrittlicher Analytik, mechanistischen und Strukturuntersuchungen, sowie Untersuchungen zur Bestimmung von in vivo tRNA Modifikationsmustern und deren Einfluss auf Translation. Ein erfolgreicher Beweis der Arbeitshypothese entspräche der Demonstration der ersten epitranscriptomischen "Schreiber-und-Radierer" Funktionalitäten innerhalb des selben Enzymes. Dessen weitreichende Konsequenzen für die Lebenswissenschaften schließen ein neues Prinzip auf molekularer Regulation zwischen dem intrazellulären Redox Status und RNA Komponenten des Translationsapparates ein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Damien Brégeon, Ph.D.