Molekulare Erkennung und RNA-Regulation einer bimodularen Kernlokalisationssequenz

Der Transport von Proteinen und RNA-Protein Komplexen zwischen dem Zytoplasma und dem Zellkern erfolgt durch so genannte Kernporen und ist ein genau kontrollierter Prozess in eukaryotischen Zellen. Proteine und größere Komplexe werden von Transport-Rezeptoren erkannt und durch Kernporen geschleust. Die Interaktion zwischen Transport-Rezeptoren und dem zu transportierenden Cargo ist dabei sehr spezifisch, um zu gewährleisten, dass nur vollständig assemblierte und gereifte Komplexe transportiert werden. Transportin-1 (Trn1) ist ein wichtiger Rezeptor für den Kernimport, welcher unter anderem die so genannte PY Kernlokalisationssequenz erkennt und bindet. Viele von Trn1 transportierte Proteine besitzen jedoch keine PY- Kernlokalisationssequenz, wie zum Beispiel das menschliche RNA-editierende Enzym ADAR1. Wir konnten kürzlich zeigen, wie eine RNA-Bindungsdomäne in ADAR1 eine zweiteilige Kernlokalisationssequenz für die Trn1-Bindung präsentiert, und diese Bindung so durch RNA reguliert werden kann. Hier wollen wir die molekularen Details dieser durch RNA regulierten Interaktion studieren. Dazu werden biophysikalische, strukturbiologische und zellbiologische Versuche herangezogen. Unsere Untersuchungen sollen ein genaues Verständnis der Regeln, nach welchen diese neue, Kernlokalisationssequenz von Trn1 erkannt und durch RNA-Bindung reguliert wird, ergeben. Dieses Projekt wird auch zu einem verbesserten Verständnis der antiviralen und antientzündlichen Funktion des RNA-editierenden Enzymes ADAR1 beitragen, welches sowohl zelluläre als auch virale RNAs im Zellkern und Zytoplasma modifiziert.

Adenosine deaminasen welche RNA modifizieren, konvertieren die Base Adenin zu Inosin in strukturierten zellulären RNAs. Eines der Enzyme, welche diese Reaktion durchführen können ist ADAR1. ADAR1 hat auch eine wichtige Rolle zelluläre RNAs von viralen oder bakteriellen RNAs zu unterscheiden. ADAR1 wird in zwei Isoformen produziert. Eine Isoform ist im Zellkern aktiv, während die andere Isoform im Zytoplasma aktiv ist. In diesem Projekt haben wir uns mit dem Kerntransport von ADAR1 Isoformen beschäftigt. Wir konnten zeigen, dass der Kernimportfaktor Transportin 1 eine starke Interaktion mit ADAR1 aufweist. Interessanterweise konnten wir auch zeigen, dass die Region in ADAR1, welche mit Transportin1 interagiert, selbst ein Dimer bilden kann. Die Bedeutung dieser Dimerbildung wird derzeit noch untersucht. Da der Kerntransport von ADAR1 durch dessen RNA-Bindung beeinflusst ist, haben wir auch RNAs isoliert, welche mit den Isoformen von ADAR1 interagieren. Unsere Studien zeigen, dass die Interaktion dieser RNAs primär durch die zelluläre Lokalisation von ADAR1 Isoformen reguliert ist.