Kontrolle der A-zu-I Editierungslandschaft

Adenosin zu Inosin RNA Editierung (A-zu-I Editierung) ist ein ko-transkriptioneller Prozess. Und zwar wird auf Ebene des Transkripts ein genomisch kodiertes Adenosin deaminiert und dadurch zu einem Inosin. A-zu-I Editierung kann verschiedene Konsequenzen haben. Beispielsweise kann ein Codon ausgetauscht werden, wodurch sich eine Aminosäure im kodierten Protein ändert. A-zu-I Editierung ist ein höchst dynamischer Prozess. Der Level an Editierung reicht von unter 1% bis fast 100%. Daher wurde auch postuliert, das A-zu-I Editierung nützlich sein kann für das zelluläre fine-tuning und daher z.B. der Anpassung unter Stresssituationen dienen kann. De-Regulierung des Editierungslevels wurde in Verbindung gebracht mit verschiedenen Krankheiten, wie z.B. Krebs, Depression oder Epilepsie. Interessanterweise scheinen Editierungslevel auch in Bezug auf die Entwicklung des Organismus wichtig zu sein, da sie während der Entwicklung vom Embryo zum adulten Organismus generell ansteigen. Letztlich unterscheiden sich die Level auch zwischen Geweben. Zu unserer Überraschung haben wir starke Unterschiede zwischen dem Level von Editierung auf prä-mRNA Ebene und Ebene des finalen Transkripts gesehen. Im vorliegenden Projekt planen wir die zugrundeliegenden Faktoren zu identifizieren, die die beobachteten Unterschiede erklären. Dies können einerseits Unterschiede in Stabilität, selektivem Transport aus dem Kern oder selektive Prozessierung des editierten Transkripts sein. Wir werden diese Hypothesen systematisch abarbeiten. Zunächst planen wir den Level an Editierung für ein Repertoire an konservierten proteinkodierenden Transkripten gründlich zu analysieren und zwar für verschiedene Stadien während der Reifung des Transkripts. Dadurch werden wir in Erfahrung bringen während welchen Schrittes sich der Grad an Editierung entscheidend ändert. Zusätzlich werden wir die Stabilität der editierten RNA bestimmen. Die vermutlich wichtigste Analyse ist allerdings die Nutzung von Modellsubstraten (editiert oder nicht editiert). Diese werden wir mit zellulären Extrakten inkubieren und anschließend wieder spezifisch reinigen. Die gereinigten Substrate sowie die daran bindenden Proteine werden dann massenspektrometrisch untersucht. Dadurch werden wir Faktoren identifizieren, die spezifisch editierte oder nicht editierte RNA binden. Zur Bestätigung werden wir die so identifizierten Proteine aus Zellen depletieren und anschließend überprüfen, ob sich die Verhältnisse zwischen Editierung auf prä-mRNA Ebene und Ebene des finalen Transkriptes ändern. Das vorgeschlagene Projekt ist von hohem Interesse, da Faktoren die Level an Editierung kontrollieren größtenteils unbekannt sind. Unserem Wissen nach ist insbesondere nichts bekannt über die Kontrolle des Grades an Editierung während der Reifung des Transkripts. Daher erwarten wir fundamentale Erkenntnisse über regulierende Faktoren, welche auch helfen können die Unterschiede in Editierungsleveln zwischen Geweben oder während der Entwicklung zu verstehen. Möglicherweise erhalten wir auch neue Erkenntnisse, die De-regulierung von Editierung für verschiedene Krankheiten erklären können.

Adenosin Desaminierung ist eine häufige post-transkriptionelle Modifikation in RNAs. Die Desaminierung von Adenosinen führt zur Bildung von Inosinen. Inosine werden vornehmlich als Guanosine interpretiert. So kann Adenosin Desaminierung zur Veränderung des Kodierungspotentials von genetischer Information führen. In diesem Projekt haben wir uns mit Faktoren, welche die Desaminierung von Adenosinen in RNAs kontrollieren beschäftigt. Wir konnten zeigen, dass es eine enge Verbindung zwischen der Adenosin Desaminierung und dem RNA Spleissen gibt und sich diese beiden Prozesse nachhaltig beeinflussen. Interessanterweise konnten wir auch zeigen, dass die Transkriptionsdynamik einen wesentlichen Einfluss auf das RNA-Editing ausübt. Die zugrunde liegenden Mechanismen werden hier noch untersucht. In einer separaten Studie konnten wir zeigen, dass Inosine nicht nur als Guanosine, sondern auch als Adenosine und als Uracil während der Translation dekodiert werden.