Biochemische Untersuchung zur tRNA Fragment-Entstehung

Transfer RNAs (tRNAs) sind unverzichtbar für die Produktion von Eiweißstoffen aus Boten- RNA. Spezifische Umweltbelastungen induzieren die Fragmentierung zellulärer RNAs, einschließlich der tRNAs, welche normalerweise als Adaptermoleküle in der Proteinsynthese fungieren. Bei der tRNA-Fragmentierung entstehen sogenannte tRNA-Fragmente, die scheinbar funktionelle kleine RNAs sind und über weitgehend unbekannte molekulare Mechanismen auf Zellen einwirken. Verschiedene tRNA-Fragmente wurden wiederholt bei zellulären Reaktionen auf Stress wie Hunger, Oxidation, Sauerstoffunterversorgung, Unterkühlung als auch Hitzeschock oder Bestrahlung nachgewiesen. Wichtig ist auch, dass spezifische tRNA-Fragmente an verschiedenen biologischen Prozessen beteiligt sind, darunter Zellteilung und Differenzierung, Proteinsynthese, Kontrolle von mobilen Elementen, interzellulärer Kommunikation und der Übertragung von nicht-genetischer Information zwischen Generationen. Es wird allgemein angenommen, dass tRNA-Fragmente durch die Aktivität von Enzymen produziert werden, die Brüche in tRNAs einführen. Ein einzelner Bruch in einer tRNA sollte zu zwei tRNA-Fragmenten führen, die als tRNA-Hälften bezeichnet werden. Interessanterweise behalten Zellen, die sich von Stress erholen, nur eine tRNA-Hälfte, was auf das Vorhandensein von zellulären Aktivitäten hinweist, die die andere tRNA-Hälfte abbauen. Dieses Projekt wird die enzymatischen Aktivitäten identifizieren, die tRNAs weiterverarbeiten, welche während der Stressreaktion menschlicher Zellen gebrochen wurden. Konkret zielt das Projekt darauf ab, Enzyme zu identifizieren, die nur eine tRNA- Hälfte abbauen, während die andere intakt bleibt. Dazu wird ein biochemischer Ansatz in Kombination mit experimentelle Stressbedingungen an menschlichen Zellkultursystemen eingesetzt werden. Nach der Identifizierung werden die molekularen Details, die solche tRNA- spezifischen Aktivitäten definieren, unter Verwendung rekombinanter Protein- und RNA- Ansätze bestimmt werden. Angesichts des Nachweises von tRNA-Fragmenten in vielen Zelltypen und Arten, ihrer funktionellen Assoziation mit spezifischen zellulären Prozessen und ihres Potenzials, als Biomarker für bestimmte menschliche Krankheiten zu dienen, wird die Identifizierung der molekularen Maschinerie, die an der Produktion von tRNA-Fragmenten beteiligt ist, unser Verständnis erweitern, wie diese kleinen RNAs biologische Wirkung ausüben. Darüber hinaus wird die Identifizierung von spezifischen Aktivitäten, die die Produktion und damit wahrscheinlich auch die Funktion von tRNA-Fragmenten beeinflussen, wichtige Erkenntnisse liefern, die sowohl diagnostische als auch therapeutische Relevanz für die Verwendung dieser kleinen RNAs haben können.