Synthese und Analyse modifizierter tRNA Basen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Carell
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5448193

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wir haben im Rahmen der Sachbeihilfe uns zum Ziel gesetzt, modifizierte RNA-Basen zu synthetisieren, in RNA einzubauen und anschließen deren Funktion zu untersuchen. Das ist uns gelungen, so konnten wir neue Phosphoramiditbausteine in modifizierten RNA-Basen, Hydroxymethylcytosin, Formylcytosin und Carboxycytosin entwickeln, die sich erfolgreich zur Synthese hochgradig modifizierter RNA-Strukturen einsetzen lassen. Diese Synthesen wurden weiterentwickelt zur Synthese eines isotopenmarkierten m6dA-DNA-Bausteins. Dieser Baustein wurde zusammen mit der Massenspektrometrie eingesetzt, um aufzuklären, dass m6dA kein Bestandteil der Genome von Mäusen, bzw. von Stammzellen ist. Die Erfahrungen, dass sehr häufig die Empfindlichkeit unseres Massenspektrometers nicht ausreichend ist, führte zur Abwandlung des Forschungsprojektes hin zur Entwicklung neuer Derivatisierungsreagenzien zur Steigerung der Empfindlichkeit. Beendet haben wir das Projekt mit dem Verfassen eines Übersichtsartikels zu nichtkanonischen Basen im Genom zur regulatorischen Informationsebene in DNA. Damit hat sich das Projekt im Laufe der Zeit von der RNA deutlich zur DNA hin verschoben und von der Synthese und Analyse von modifizierten RNA-Basen zur Synthese neuer Reagenzien. Die Reagenziensynthese soll weitergeführt werden. Die biologische Untersuchung von RNA- Modifikationen führen wir im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1784 weiter. Im Zuge der Untersuchung hochmodifizierter RNA-Basen ergaben sich darüber hinaus hochinteressante Ansatzpunkte im Bereich der präbiotischen Chemie. Um diesen interessanten Aspekt weiterzuverfolgen, wurde ein weiterer Sachbeihilfeantrag gestellt, der positiv beschieden worden ist, so dass die präbiotischen Untersuchungen jetzt im Rahmen dieser Sachbeihilfe weitergeführt werden. Ich glaube, dass diese Sachbeihilfe ausgesprochen erfolgreich bearbeitet werden konnte und zu einer Reihe von Folgeprojekten geführt hat.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Nature, 2016, 537, 63-68. "Tumour hypoxia causes DNA hypermethylation by reducing TET activity."
  B. Thienpont, J. Steinbacher, H. Zhao, F. D'Anna, A. Kuchnio, A. Ploumakis, B. Ghesquière, L. Van Dyck, B. Boeckx, L. Schoonjans, E. Hermans, F. Amant, V. N. Kristensen, K. P. Koh, M. Mazzone, M. L. Coleman, T. Carell, P. Carmeliet, D. Lambrechts
  
• Angew. Chem. Int. Ed. 2017. "Non-canonical bases in the genome: The regulatory information layer in DNA."
  T. Carell, M.Q. Kurz, M. Müller, M. Rossa, F. Spada
  
• Angew. Chem. Int. Ed. 2017. "Quantitative LC-MS Provides No Evidence for m6dA or m4dC in the Genome of Mouse Embryonic Stem Cells and Tissues."
  S. Schiffers, C. Ebert, R. Rahimoff, O. Kosmatchev, J. Steinbacher, A.-V. Bohne, F. Spada, S. Michalakis, M. Müller, T. Carell
  
• Chem. Eur. J. 2017. "Synthesis of RNA Containing 5-Hydroxymethyl-, 5-Formyl-, and 5-Carboxycytidine."
  J.N. Michaelides, N. Tago, B. Viverge, T. Carell
  
• J. Am. Chem. Soc. 2017. "5-Formyl- and 5-carboxydeoxycytidines do not cause accumulation of harmful repair intermediates in stem cells."
  R. Rahimoff, O. Kosmatchev, A. Kirchner, T. Pfaffeneder, F. Spada, V. Brantl, M Müller, T. Carell
  
• Angew. Chem. Int. Ed. 2018. "A sulfoxide-based isobaric labelling reagent for accurate quantitative mass spectrometry."
  M. Stadlmeier, J. Bogena, M. Wallner, T. Carell