Shining Light on the RNA-based Regulation of Translation
Bei der Expression von Genen ist die Translation, also die Übersetzung der Boten-RNA (messenger RNA, mRNA) in Proteine, ein sehr energieintensiver Prozess und unterliegt deshalb einer strikten Regulation. Das geplante Promotionsprojekt „Shining Light on the RNA-based Regulation of Translation“ behandelt den Einfluss von Licht auf die RNA-basierte Regulation der Proteintranslation. Dies wird exemplarisch an Proteinen der inneren Uhr untersucht. Anhand des zentralen Uhr-Proteins LATE ELONGATED HYPOCOTYL (LHY) und des noch unerforschten Proteins SENSITIVITY TO RED-LIGHT REDUCED 1 (SRR1) soll aufgeklärt werden, wie sich regulatorische Elemente auf Ebene der mRNA auf die Translation auswirken können: In den mRNAs von LHY und SRR1 werden intronische Sequenzen (Introns) im 5´ untranslatierten Bereich (5´-UTR) nicht vollständig gespleißt.
Dies könnte auf einen neuartigen Regulationsmechanismus auf RNA-Ebene hindeuten, über den Sequenzmotive im 5´-UTR die Translation von LHY und SRR1 an den Ribosomen an die Lichtverhältnisse und die Tageszeit anpassen. Mittels der zu etablierenden Technik der Translating Ribosome Affinity Purification (TRAP) sowie anschließender RNA-Sequenzierung wird zum einen die lichtabhängige Translationsregulation von LHY und SRR1 untersucht, und zum anderen der genomweite Einfluss des Lichts auf das Translatom, also die Gesamtheit aller zu einem Zeitpunkt translatierten mRNAs, in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana analysiert. Außerdem sollen mittels RNA-Affinitätsaufreinigung die an der Translationsregulation beider Transkripte beteiligten RNA-Bindeproteine (RBPs) identifiziert werden. Auch die zu Grunde liegenden Signaltransduktionskaskaden in der Regulation von LHY und SRR1 werden analysiert: In der RNA-Affinitätsaufreinigung identifizierte Kandidaten-RBPs werden mittels CRISPR/Cas9 zielgerichtet mutiert.
Mit Hilfe dieser Mutanten soll aufgeklärt werden, wie die RBPs auf Licht sowie die innere Uhr reagieren und letztendlich die Translation von LHY und SRR1 regulieren. Dadurch werden neue Erkenntnisse über die translationalen Kontrollmechanismen gewonnen, welche im Gegensatz zu transkriptionellen Kontrollmechanismen nur unzureichend erforscht sind.