DGCR8´s N-Terminus in der microRNA-Biosynthese

Ein wichtiges Forschungsfeld der Biologie befasst sich mit der Frage, wie und in welchem Ausmaß die etwa 20.000 Gene in jeder unserer Zellen in Proteine übersetzt werden, um den Anforderungen in den verschiedenen Geweben und Organen gerecht zu werden. Eine Möglichkeit, die Menge eines bestimmten Proteins in einer Zelle zu beeinflussen, ist die Expression von mikroRNAs (miRNAs), einer Form von kleinen RNA-Molekülen, die bestimmte Gene hemmen und somit beinahe alle biologischen Prozesse in Säugetieren kontrollieren können. Um die Rolle von miRNAs für die Genregulation in ihrer Gesamtheit zu verstehen, befassen wir uns seit längerer Zeit nicht nur mit ihrer Funktion, sondern auch mit deren Herstellung in der Zelle. Hierbei werden unreife miRNAs in einem komplexen und mehrstufigen Prozess in die letztendlich biologisch aktive Form umgewandelt. Wir interessieren uns v.a. für den ersten Schritt dieser Kaskade, in dem ein auf eine charakteristische Art und Weise geformter miRNA-Vorläufer von einem Proteinkomplex namens Mikroprozessor erkannt und aus einer längeren RNA herausgeschnitten werden muss. Im Rahmen des hier geplanten Projekt möchten wir uns mit einer der Komponenten des Mikroprozessors namens DGCR8 genauer befassen. Experimente aus unserem Labor deuten an, dass ein bis jetzt kaum beschriebener Bereich des DGCR8-Proteins für die Entstehung einzelner miRNAs essentiell ist, für andere miRNAs aber keinerlei Relevanz hat. Wir möchten dieses Phänomen in diesem Projekt nun aus verschiedenen Blickwinkeln untersuchen. Zunächst wollen wir den entsprechenden Bereich von DGCR8 genauer charakterisieren und den einzelnen Regionen dieses Proteinsteils genaue Funktionen zuweisen. Dazu werden wir das intakte DGCR8 in kultivierten Zellen durch Varianten ersetzen, in denen einzelne Bausteine des zu untersuchenden Bereichs entweder entfernt oder ausgetauscht wurden. Im Anschluss untersuchen wir die Auswirkung dieser Veränderungen auf die in der Zelle hergestellten miRNAs, und können so - z.B. wenn eine Variante einzelne miRNA nicht mehr herstellen kann - die relevanten und kritischen Teile innerhalb des DGCR8-Proteins definieren. In einem zweiten Schritt wird dieser Ansatz dann durch Experimente komplementiert, die letztendlich entschlüsseln sollen, wie der entsprechende Bereich von DGCR8 den Mikroprozessor beeinflusst. Dabei konzentrieren wir uns zunächst darauf, alle Proteine zu finden, die an DGCR8 binden, und werden aus dieser Liste dann diejenigen identifizieren, die für bestimmte miRNAs relevant sind. Letztendlich erhoffen wir uns durch diese Arbeiten einen genaueren Einblick in die ersten Schritte der miRNA-Herstellung und infolgedessen ein besseres Verständnis von miRNAs als Stellschrauben bei der Genregulation.