PASAS

Die Anzahl der Gene, die für Proteine kodieren sind beschränkt und liegen zwischen 25 30 tausend in höheren Lebewesen. Alternatives Spleißen ist ein genetisches Programm das einerseits die Vielfalt der Proteine eines Genoms beträchtlich erhöhen, anderseits die produzierte Menge eines Genprodukts drastisch beeinflussen kann. Das vorliegende Projekt befasste sich mit dem Ausmaß und den Auswirkungen des Alternativen Spleißens in Pflanzen und wir konnten zeigen, dass es die Genregulation weit mehr beeinflusst, als ursprünglich angenommen worden war. Dies gilt sowohl für die Anzahl der betroffenen Gene, als auch für deren Bedeutung für die Entwicklung der Pflanzen und Stressantwort. Im Zuge dieser Analysen konnten wir auch einen neuen Ablauf des Spleißen definieren, bei dem statt Intron- (nicht für ein Protein kodierende) Sequenzen, Exon-Sequenzen (Protein-kodierend) heraus gespleißt werden. Eine tiefgehende Analyse dieser als Exitrons (exonic introns) benannten Sequenzen in Pflanzen und Menschen, zeigte die Bedeutung des Exitrons Spleißens für deren genetische Programme. Exitrons entstehen durch Intronverlust und der nachfolgenden Ausbildung von Spleißstellen, wobei dies durch das vorherige Vorhandensein von alternativen Spleißstellen begünstigt wird.Das Ziel dieses ERA-Net Projektes (eine Kollaboration mit Partner der Universitäten von Dundee, Posznan und Rehovot) war es, die Bedeutung der Alternativen Spleißen in seinem Ausmaß und Konsequenz in Pflanzen zu untersuchen. Wichtig dabei war auch die technologische Weiterentwicklung von Hochdurchsatz-Plattformen für die Entdeckung und Quantifizierung von alternativ gespleißten Transkripten, wie eine hochsensitive RT-PCR Plattform und eine RNAseq Pipeline. Damit konnten wir zeigen, dass mehr als 60% der Gene, die Introns besitzen, alternativ gespleißt werden und dass dieser Vorgang eine große Bedeutung für die Entwicklung und Stressantwort von Pflanzen hat. Viele der alternativen Transkripte können durch NMD (nonsense mediated decay) abgebaut werden und dadurch die Genexpression beeinflussen. Unsere Analysen identifizierten auch die Charakteristika dieser Transkripte, zeigten aber auch, dass die meisten Transkripte, die ein ungespleißtes Intron besaßen, trotz dieser Charakteristika nicht durch NMD abgebaut wurden. Wir konnten zeigen, dass dies darin begründet ist, dass diese Transkripte den Kern nicht verlassen. Zusammenfassend zeigen unsere Studien, dass alternatives Spleißen in Pflanzen ein wichtiges Regulativ der Genexpression ist und dadurch viele Stoffwechselwege und Netzwerke beeinflusst. Die Analyse der Exitron Spleißen zeigt, dass dies eine konservierte Strategie ist um das Proteom in Pflanzen und Tieren zu vergrößern und zeigt auch die Bedeutung der Exitrons für die Karzinogenese.