tRNA-Ligase-Komplex als Ziel eines neuen Abbauwegs

Unsere genetische Information ist in der DNA gespeichert und ähneln einem stummen Buch. Die Art und Weise, wie diese Information gelesen wird, ist vor mehr als 60 Jahren vom Nobelpreisträger Francis Crick in der Sequenzhypothese der Informationsübertragung dargelegt worden: Die schrittweise Übertragung von SequenzinformationenzwischenbiologischenMakromolekülen dreier unterschiedlicher Klassen DNA, RNA und Protein. Mein Labor, das früher am IMBA und jetzt am Max-Perutz-Labor und an der Medizinischen Universität Wien angesiedelt ist, hat sich schon immer mit der Biologie der RNA befasst, der mittleren Komponente in Francis Cricks Trilogie. Wir untersuchen jedoch auch Proteine und insbesondere aktive Proteine oder Enzyme, die RNA-Moleküle schneiden, verbinden und modifizieren, um sie funktionsfähig zu machen. Keine RNA ist etwas wert, wenn sie vorher nicht präzise verarbeitet wurde. Dieser Projektantrag ist einzigartig in seiner Entstehungsweise und zudem synergistisch. Ein wesentlicher Teil davon entstand aus einer kürzlich veröffentlichten, bahnbrechenden Arbeit, in der ein neuer Mechanismus zum Abbau von zellulären Proteinen aufgrund deren Oxidation beschrieben wird. Der Erstautor promovierte übrigens am IMP in Wien. Der andere Teil basiert auf dem, was wir im Laufe der Jahre über den tRNA-Ligase Komplex (tRNA-LK) gelernt haben, das Enzym, das zwei Hälften von tRNAs wieder verbindet, nachdem eine interne Sequenz ein Intron entfernt wurde. Die Überschneidung zwischen den beiden Teilen besteht darin, dass der Abbaumechanismus in erster Linie den tRNA-LK betrifft. Mit anderen Worten: Wir wussten viel über den tRNA-LK, ignorierten jedoch, dass er durch einen oxidativen Mechanismus spezifisch abgebaut werden kann. Hier entsteht die Synergie, die uns dazu führen wird, eine völlig neue Facette des tRNA-LK zu entdecken. Wir werden untersuchen, wie der tRNA-LK abgebaut wird, welcher Bestandteil des Komplexes, der aus fünf Proteinen besteht, zunächst angegriffen wird, wo dies innerhalb der Zelle geschieht und welche Rolle andere Proteine, die für die Funktion des tRNA-LK essenziell sind, beim Abbau spielen. Darüber hinaus enthält der Projektantrag zwei zusätzliche, explorative Forschungsrichtungen. Die erste besteht darin, zu untersuchen, ob der Abbau auch durch ein Enzym vorangetrieben wird, das bisher nie mit der Verarbeitung von RNAs in Verbindung gebracht wurde, sondern vielmehr mit der chemischen Modifikation von Hormonen, um diese zu aktivieren. Das Enzym ist als PAM bekannt (Peptidylglycin-alpha-amidierende Monooxygenase). Wir bringen PAM mit dem Abbau des tRNA-LK in Verbindung, basierend auf einer evolutionären Analyse, die wir im Labor durchgeführt haben. Der andere risikoreiche, aber vielversprechende Ansatz besteht darin, den tRNA-LK immun oder resistent gegen einen solchen Abbauprozess zu machen. Wie? Indem wir es mutieren, also so verändern, dass es durch Oxidation nicht mehr beschädigt wird. Da unser Fachwissen für bestimmte notwendigen Technologien nicht ausreicht, werden wir mit Experten zusammenarbeiten, darunter auch mit jenem Labor, das die bahnbrechende Forschungsarbeit veröffentlicht hat. Die vorläufigen Resultate wurden von Moritz Leitner und Sebastian Guzman Perez, beide hervorragende Doktoranden in meinem Labor, und von Igor Asanovic, Postdoktorand, zusammen mit einer Gruppe von Studenten, die er erstklassig betreut, erhoben. Igor hat auch maßgeblich zur Ausarbeitung des Projektantrags beigetragen. Wir erwarten großartige biologische Erkenntnisse aus unseren Studien!