Nicht-kodierende RNA in onkogenen biomolekularen Kondensaten

Die meisten zellulären biochemische Prozesse laufen in abgetrennten Reaktionsräumen ab. Diese Art der räumlichen Organisation ermöglicht es, die molekulare Zusammensetzung dieser Reaktionsräume dahingehend zu optimieren, dass sehr spezielle biochemische Reaktionen höchst effizient ablaufen können. Viele subzelluläre Reaktionsräume sind von Membranen umschlossen. Im Gegensatz dazu entstehen sogenannte membranlose Organellen durch biomolekulare Kondensation von Proteinen und Nukleinsäuren mit besonderen biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften. Es ist etwa bekannt, dass Proteine, welche ungeordnete Abschnitte ohne klar definierte Struktur besitzen, sehr oft Teile von biomolekularen Kondensaten sind. Andererseits ist nicht genau untersucht, auf welche Weise lange RNA-Moleküle mit regulatorischen Funktionen, welche nicht für Proteine kodieren, zur Bildung von biomolekularen Kondensaten beitragen. Krebs wird oft durch Fusionsproteine ausgelöst, welche aufgrund von mutationsinduzierten Chromosomenumlagerungen entstehen. Da Fusionsproteine oft in biomolekularen Kondensaten zu finden sind, haben wir die Hypothese aufgestellt, dass es krebsspezifische biomolekulare Kondensate gibt, die in normalen Zellen nicht zu finden sind, welche aber wichtig für das Wachstum von Krebszellen sind. Des weiteren ist bekannt, dass lange, nicht protein-kodierende RNAs in Krebszellen spezifisch hergestellt werden können. Ob und wie diese krebsspezifischen regulatorischen RNAs die Entstehung, Stabilität und Zusammensetzung von onkogenen biomolekularen Kondensaten regulieren ist aber bisher nicht untersucht worden. In diesem Projekt werden wir die Rolle von krebsspezifisch vorkommenden regulatorischen RNAs in der Regulation von onkogenen biomolekularen Kondensaten studieren. Durch bioinformatische Analysen werden wir krebsspezifisch vorkommende nicht proteinkodierenden RNAs identifizieren. Mit Hilfe von bildgebenden Methoden werden wir untersuchen, ob diese RNAs mit onkogenen Fusionsproteinen im Rahmen von biomolekularen Kondensaten in Krebszellen interagieren, wobei die CRISPR/Cas9-Technologie zum Sichtbarmachen der Fusionsproteine zum Einsatz kommen wird. Des weiteren wollen wir testen, wie sich der Verlust von krebsspezifisch vorkommenden regulatorischen RNAs auf die Ausbildung und die Stabilität von onkogenen biomolekularen Kondensate auswirkt, und wie resultierende krebsspezifische Steuerungsvorgänge beeinflusst werden. Dazu werden wir ausgewählte RNAs mit Hilfe der CRISPR/Cas9-Technologie inaktivieren und die Auswirkungen mit Mikroskopie und Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie untersuchen. Die in diesem Projekt erhaltenen Daten werden dazu beitragen, das noch wenig untersuchte Konzept von onkogenen biomolekularen Kondensate und die Rolle von regulatorischen RNAs in diesem Zusammenhang besser zu verstehen und darauf aufbauende Strategien zur gezielten Inaktivierung von onkogenen biomolekularen Kondensate zu entwickeln.

Die räumliche Organisation von biochemischen Prozessen innerhalb einer Zelle erlaubt, dass sehr spezielle biochemische Reaktionen höchst effizient ablaufen können. Im Gegensatz zu membranumschlossenen Organellen entstehen "membranlose Organellen" durch biomolekulare Kondensation von Proteinen und RNA, ähnlich wie Öltröpfchen in einer Vinaigrette. Es wird angenommen, dass es krebsspezifische biomolekulare Kondensate gibt, die in normalen Zellen nicht zu finden sind, welche aber wichtig für das Wachstum von Krebszellen sind. In diesem Projekt wird die Rolle von krebsspezifisch vorkommenden regulatorischen RNA-Molekülen in der Regulation von onkogenen biomolekularen Kondensaten untersucht. Mit Hilfe von bildgebenden Methoden und der der CRISPR/Cas9 Technologie wird untersucht, ob krebsspezifische RNAs mit onkogenen Fusionsproteinen in biomolekularen Kondensaten interagieren, und wie sich deren Verlust auf die Ausbildung und die Stabilität dieser Strukturen auswirkt. Die in diesem Projekt erhaltenen Daten werden dazu beitragen, das neue Konzept von onkogenen biomolekularen Kondensaten und die Rolle von regulatorischen RNAs in diesem Zusammenhang besser zu verstehen und Strategien zur gezielten Inaktivierung dieser Strukturen zu entwickeln.