Hyperstabilisierung Transienter Protein-Protein Bindungen

Das Spleißosom ist eine große und höchst dynamische molekulare RNA-Protein-Maschine, verantwortlich für den Vorgang des prä-mRNA spleißens in Eukaryoten. Dabei werden aus der prä-mRNA, die noch aus Introns und Exons besteht, die Introns enfernt und die Exons zu einer reifen mRNA verbunden. Wie in allen komplizierten zellulären Komplexen, so ist auch das Spleißen eine potentielle Fehlerquelle. Wenn man bedenkt, dass das Spleißosom bei jedem Spleißvorgang neu auf der pre-mRNA formiert, massiv umgebaut und, nach der Katalyse, geordnet wieder disassembliert wird, wird klar, dass kleinste Unregelmäßigkeiten in diesem Vorgang zu unterschiedlichen Fehlern fürhen können. Im Menschen sind ungefähr 200 Proteine, fünf kleine nukleäre RNAs (snRNA) und die prä-mRNA beteiligt an diesen Vorgängen. Dabei werden eine Unmenge an Protein-Ptrotein, Protein-RNA und RNA-RNA-Interaktionen formiert und kontrolliert wieder gelöst. Bis zum heutigen Tag ist die genaue Abfolge der einzelnen Auf-, Um- und Abbauschritte genau wie die funktionale Rolle der einzelnen Teile des Spleißosoms nicht vollständig geklärt. Um weitere Einsicht in die Funktonsweise und den Aufbau des Spleißosoms zu erlangen, beabsichtige ich bestimmte Schritte in diesem Vorgang mittels kleinen Molekülen, sogenannen Inhibitoren, zu blockieren. Ich schlage vor, Moleküle von geringem Molekulargewicht dazu zu verwenden, bestimmte Protein-Protein Interaktionen, die normalerweise nur vorübergehender Natur sind, fest zu verbinden. Dadurch wäre es möglich unterschiedliche Stadien des Aufbaus des Spleißosoms näher zu untersuchen und zu charakterisieren. Ich plane dazu eine vorhandene Bibliothek an Verbindungen (aus ChemBioNet: www.chembionet.info) zu verwenden um initial mit Hilfe des Computers, in silico, potentielle Moleküle zu finden, die anschliessend mit biochemischen Methoden, Screening und Strukturaufklärung zu validieren. Erste Treffer würden dann mit Hilfe der gelösten Struktur in Bezug auf Bindekonstanten optimiert und in vitro und in vivo getestet. Wenn es gelingt spezifische Schritte beim Aufbau des Spleißosoms zu inhibieren ist das ein idealer Ausgang um den Aufbau des Spleißosoms näher zu untersuchen, was in einem potentiellen therapeutischen Nutzen haben könnte.

Das Spleißosom ist eine große und höchst dynamische molekulare Maschine, verantwortlich für den Vorgang spleißens. Dabei werden aus der Vorläufer-Boten-RNA (prä-mRNA), die noch aus Introns und Exons besteht, die Introns entfernt und die Exons zu einer reifen mRNA verbunden. Wie in allen komplizierten zellulären Komplexen, so ist auch das Spleißen eine potentielle Fehlerquelle. Im Menschen sind ungefähr 200 Proteine, fünf kleine nukleäre RNAs (snRNA) und die prä-mRNA beteiligt an diesen Vorgängen. Dabei werden eine Unmenge an Protein-Protein, Protein-RNA und RNA-RNA-Interaktionen formiert und kontrolliert wieder gelöst. Bis zum heutigen Tag ist die genaue Abfolge der einzelnen Auf-, Um- und Abbauschritte genau wie die funktionale Rolle der einzelnen Teile des Spleißosoms noch nicht vollständig geklärt. Um weitere Einsicht in die Funktionsweise und den Aufbau des Spleißosoms zu erlangen, wurde beabsichtigt bestimmte Schritte in diesem Vorgang mittels kleinen Molekülen, sogenannten Inhibitoren, zu blockieren. Es wurde versucht Moleküle von geringem Molekulargewicht dazu zu verwenden, bestimmte Protein-Protein Interaktionen, die normalerweise nur vorübergehender Natur sind, fest zu verbinden. Diese Projekt eröffnete die Möglichkeit mit zwei führenden Instituten in den jeweiligen Feldern zu arbeiten: Einerseits das Labor von Prof. Markus Wahl an der Freien Universität Berlin, der eine führende Rolle im Feld der Erforschung des Spleißosoms spielt und als Experte auf diesem Gebiet gilt; andererseits die Arbeitsgruppe um Dr. Uwe Müller am Helmholtz-Zentrum Berlin, der als Leiter der Makromolekularen Kristallographie drei state- of-the-art Strahlrohre am Elektronenspeicherring BESSY II betreibt.