Die Regulation der Produktion von sekretorischer Granulaproteine durch hnRNP A2/B1

• Antragsteller: Professor Michele Solimena
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455353954

Die post-transkriptionelle dynamische Zusammensetzung von mRNAs mit RNA-bindenden Proteinen (RBPs) zu Ribonukleoprotein-Komplexen (RNPs) dient der Feinabstimmung der Genexpression. Insbesondere regulieren RBPs die Prozessierung, den Export aus dem Zellkern, die Aufbewahrung, die Translation und die Degradation jeder einzelnen mRNA, einschließlich ihres Transports zu den Polysome, dem endoplasmatische Retikulum oder zu zytoplasmatische RNA-Granula. Darüber hinaus ermöglicht die Bindung von RBPs an Motive, die von funktionell verwandten mRNAs geteilt werden, die koordinierte Expression der letzteren. Betazellen des Pankreas nutzen post-transkriptionelle Mechanismen, um ihre Insulinproduktion schnell im Verhältnis zur Glykämie anzupassen. Erhöhte Glukose stimuliert die Biosynthese von Insulin und anderer Granulaproteine, wie bspw. PC1/3, PC2 und ICA512, ohne anfänglich deren mRNA Levels zu beeinflussen. Wir haben entdeckt, dass in MIN6-Zellen mit niedriger Glukose ein gemeinsames Set von RBPs die die 5'-UTRs von Insulin1, Insulin2, gespleißten Insulin2, PC2 und ICA512-mRNAs bindet, während ein anderes Set gemeinsamer RBPs die Translation dieser mRNAs bei Glukosestimulation koordiniert. Ein neu entdecktes RBP, welches alle getesteten mRNAs von Insulingranulaproteinen teilen, ist hnRNP A2/B1. Wir konnten hnRNP A2/B1-Bindestellen in der 5’-UTR von Insulin1-mRNA identifizieren und feststellen, dass deren Mutation das Binden von hnRNP A2/B1 reduziert. Weiterhin hatten Hnrnpa2b1-/--MIN6-Zellen weniger Insulin1-mRNA und Insulin-Protein-Levels verglichen mit WT-Zellen. Abschließend fanden wir heraus, dass hnRNP A2/B1 in MIN6-Zellen bei niedriger Glukose und in humanen Betazellen in situ, in zytoplasmatischen RNA-Granula angereichert ist. Wir wollen diese Studien nun weiter vertiefen, um die Physiologie und Pathophysiologie der Betazellen besser zu verstehen. Das erste Ziel ist es herauszufinden, wie hnRNP A2/B1 die dynamische Expression von mRNAs für Insulin und andere sekretorische Granula-Proteine kontrolliert. Als nächstes wollen wir die RNP-Dynamik mit einer FLIM-FRET-Bildgebung unter Verwendung von RNAs untersuchen, die mit RNA-Aptameren und fluoreszierenden RBPs markiert sind, um den RNP-Code von mRNAs für Insulin-Granulaproteine räumlich und zeitlich zu entschlüsseln. Schließlich werden wir die Rolle von hnRNP A2/B1 in humanen Betazellen erforschen sowie ob das Vorhandensein von hnRNP A2/B1 positiven RNA-Granula mit Betazellfunktionsstörungen bei Diabetes korreliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen