Alexandra Lusser - „Cytosinmethylierung als neuer Mechanismus

Alexandra Lusser - „Cytosinmethylierung als neuer Mechanismus zur Regulation von
lncRNAs“ (Einzelprojekt)
Die Nukleinsäuren DNA und RNA können durch eine Reihe von postsynthetischen Reaktionen
chemisch modifiziert werden. DNA enthält in erster Linie Cytosinmethylierungen, während für
die RNA eine breite Vielfalt unterschiedlicher Modifikationen bekannt ist, welche sowohl die
Nukleobasen als auch die Ribose betreffen können. Der Großteil dieser Modifikationen wurde
an den mengenmäßig am stärksten vorkommenden RNA Spezies, den rRNAs und tRNAs,
entdeckt und untersucht. Im Gegensatz dazu ist sehr wenig über die Art und Bedeutung
chemischer Modifikationen an internen Nukleobasen in poly(A)RNAs bekannt. Durch die
enorme technologische Entwicklung der Sequenziermethodik in den vergangenen Jahren ist
klar geworden, dass das eukaryontische Transkriptom wesentlich komplexer ist als
angenommen und aus einer Vielfalt unterschiedlicher RNA Typen besteht. Eine besonders
interessante RNA Spezies ist die Klasse der langen nicht kodierenden RNAs (lncRNAs). Eine
prominente Funktion dieser RNAs scheint in der Regulation von Chromatin Struktur und
Genaktivität zu liegen. Erst kürzlich konnten wir und zwei weiteren Forschungsgruppen zeigen,
dass poly(A)RNAs Cytosinmethylierungen (m5C) aufweisen können. Im Speziellen haben wir
entdeckt, dass die lncRNAs HOTAIR und XIST methyliert werden und dass im Fall von XIST
diese Modifikation die Interaktion mit dem Chromatin-modifizierenden Proteinkomplex PRC2
negativ beeinflusst. Diese Befunde deuten darauf hin, dass Cytosinmethylierung die Interaktion
zwischen lncRNAs und ihren Proteinpartnern regulieren könnte.
Mit dem Ziel ein umfassendes Verständnis der biochemischen und biologischen Effekte von
Cytosinmethylierung in lncRNAs zu erlangen, möchten wir mit dem vorliegenden Projekt
unsere Studien auf diesem Gebiet fortsetzen und ausweiten. Konkret planen wir eine
transkriptom-weite Untersuchung des Vorkommens von m5C in poly(A)RNA und lncRNA. Die
Daten aus diesen Experimenten sollen anschließend mit Hilfe detaillierter bioinformatischer
Analysen mit strukturellen oder funktionellen Eigenschaften der RNAs korreliert werden.
Darüberhinaus werden wir den Einfluss der Methylierung auf RNA-Protein Interaktionen
untersuchen. In einem zweiten Projektteil planen wir Studien zur Identifikation der für
spezifische Methylierungen verantwortlichen Enzyme. Schließlich werden wir an der
Entwicklung einer neuen Methode zur Detektion weiterer Cytosinmodifikationen in RNA
arbeiten.
Wir hoffen mit den geplanten Untersuchungen bisher unbekannte Mechanismen der
Funktionsregulation von RNA, im speziellen von lncRNA, zu entdecken. Die Regulation der
Aktivität von mRNAs und lncRNAs betrifft letztlich alle Prozesse des Lebens. Daher erwarten
wir, dass die Ergebnisse aus den geplanten Studien zu einem tieferen Verständnis
verschiedenster zellulärer Vorgänge wie z.B. Zellzyklus, Entwicklung und Differenzierung,
führen werden und darüberhinaus Einblicke in die Entstehung bzw. Therapie bestimmter
humaner Erkrankungen erlangt werden können.