Transposon-Kontrolle durch nicht-kodierende RNS

Transposons sind mobile genetische Elemente, die als Teil ihrer Wirtsgenome existieren. Für eine lange Zeit nach ihrer Entdeckung wurden diese Elemente als reine Parasiten angesehen, da sie die Proteinmaschinerie ihrer Wirtszelle benötigen, um sich zu vermehren. Entgegen dieser ursprünglichen Ansicht, erwies die Forschung der jüngeren Zeit, dass Transposons sogar nützlich für ihre Wirte sein können, da sie zur Genomevolution und zru Erhöhung der genetischen Vielfalt beitragen. Nichtsdestotrotz muss die Aktivität von Transposons genau überwacht werden, um Schäden wie Verlust der Genomintegrität, Krebs oder Infertilität des Wirtsorganismus zu vermeiden. Bei den wichtigsten Kontrollmechanismen handelt es sich um die Zerstörung der transposalen RNS (post- transkriptionelle Gen-Stilllegung) und um die Unterdrückung der transposalen Expression (transkriptionelle Gen- Stilllegung). Nicht-kodierende RNS spielt bei beiden Kontrollmechanismen eine zentrale Rolle und verleiht ihnen gleichermaßen Flexibilität als auch ihre Wirkungsbandbreite. Kurze interferierende RNS-Moleküle (short interfering RNAs, siRNAs) leiten Effektor-Proteine zu Transposons und vermitteln entweder die Zerstörung deren Boten-RNS oder Unterdrückung ihrer Genexpression mittels DNS-Methylierung und spezieller Histon- Modifikationen. Im Gegensatz zur Rolle der siRNA, sind die Aufgaben der langen nicht-kodierenden RNS (long non-coding RNA, lncRNA) in der Kontrolle von Transposons weniger gut erforscht, da diese in den meisten Organismen von essentielle RNS-Polymerasen hergestellt werden. Arabidopsis thaliana hingegen hat spezielle RNA-Polymerasen, die eigens für die Produktion jener lncRNAs zur Verfügung stehen. Mutanten in diesen Polymerasenuntereinheiten sind lebensfähig und ermöglichen dadurch die Analyse der Funktionen von lncRNAs. Darüber hinaus sind Transposons in Arabidopsis aktiv und variieren sogar in ihrer Aktivität zwischen verschiedenen Ökotypen. Die in diesem Antrag unterbreitete Forschung wird sich auf die Rolle von lncRNAs in der Kontrolle von Transposons konzentrieren. Erstens, werden wir untersuchen, ob lncRNAs, die von RNS-Polymerase V hergestellt werden, den siRNA-Effektor-Komplex zu Transposons leiten, um diese stillzulegen. Alternativ werde ich untersuchen, ob der Komplex von der DNS selbst (und nicht durch die lncRNAs) rekrutiert wird. Zweitens werde ich untersuchen, ob RNS-Polymerase V Transkripte die de novo DNA-Methyltransferase DRM2 (DOMAINS REARRANGED METHYLTRANSFERASE 2) zu Transposons leiten. Alternativ werde ich erforschen, ob IDN2 (INVOLVED IN DE NOVO 2) dazu benötigt wird, da es möglicherweise siRNA-lncRNA Hybride verbindet. Drittens werde ich Lokus-bedingte Variabilität ergründen und herausfinden, was ein bestimmtes Transposon zu einem Ziel der Wirtskontrolle macht. Ich werde transkriptionelle Aktivität, Chromatinstatus und relatives Alter der Transposoninsertionen von stillgelegten und noch aktiven verwandten Elementen vergleichen. Auf diese Weise werden wir neue grundlegende Erkenntnisse in die Aufgaben der lncRNA in der Kontrolle von Transposons erlangen und Lokus-bedingte Variabilität dieser Verteidigung gegen Transposons durch den Wirtsorganismus ergründen.