Ein NMR Werkzeugkasten für integrative Strukturbiologie

Die Forschung ist eingebettet in das wissenschaftliche Gebiet der Integrativen Strukturbiologie. Diese Methode verwendet eine Vielzahl von Ansätzen (Cryo-EM, NMR-Spektroskopie, Kleinwinkel-Neutronen/Röntgenstreuung und andere), um strukturelle und funktionelle Merkmale biomolekularer Komplexe aufzuklären. Das Potenzial des Ansatzes zur Untersuchung von RNA-Proteinkomplexen (RNPs) wurde kürzlich klar. Diese Komplexe stehen im Mittelpunkt der Strukturbiologie, da beide Biomoleküle zentrale Bausteine molekularer Maschinen sind. Wir planen, Protokolle zu entwickeln, die es ermöglichen, die Nukleinsäure- Komponente von RNPs durch Kernresonanz-Spektroskopie in Lösung (und auch im Festkörperzustand) selbst in Komplexen mit sehr hohem Molekulargewicht sichtbar zu machen. Zu diesem Zweck werden wir ein Markierungsmuster etablieren, das auf 1315 C-markierten Methylgruppen und N1-Purinen und 15N3-Pyrimidinen in einem ansonsten deuterierten Hintergrund beruht. Dadurch wird es möglich sein die Nukleinsäure mittels Kernresonanzspetroskopie trotz der Größe des Komplexes zu beobachten. Diese Markierungsschemata ahmen aktuelle Proteinmethoden nach dem Stand der Technik nach, und wir glauben, dass das geplante Forschungsprojekt dazu beitragen wird, die Funktion der RNA-Komponente in RNPs wesentlich besser zu verstehen.

Die Forschung war eingebettet in das wissenschaftliche Gebiet der Integrativen Strukturbiologie. In dem durchgführten Projekt wurden neue Methoden zur stabilen Isotopenmarkierung von RNA etabliert. Abweichend vom ursprünglichen Projekt erwies sich ein 19F-13C-Markierungsmuster als ausserordentlich effektiv, um große RNAs mittels Lösungs-Kernmagnetresonanz zu untersuchen. Weiters wurde eine neue Methode entwickelt, um RNA ortsspezifisch mit Reportergruppen zu versehen. Dies ermöglicht die Anwendung neuer Lösungs-Kernmagnetresonanz Methoden auf RNA, die vorher nur für Proteine möglich waren. Durch den synthetischen Zugang zu Aminomodifizierten RNA Bausteinen und deren voll kontrollierbaren Einbau in eine Oligonukleotid Sequenz, können Ankerpunkte für die Reporterfunktionen beliebig gesetzt werden. Die neuen Markierungsschemata ahmen aktuelle Proteinmethoden nach dem Stand der Technik nach und erlauben nun die Struktur und Funktion von großen RNAs besser mittels Lösungs-Kernmagnetresonanz zu verstehen.