Konservierte RNA-Sekundärstrukturen

Fast alle RNA-Moleküle bilden Sekundärstrukturen aus. Die Anwesenheit solcher Sekundärstrukturen allein gibt daher keinen Hinweis auf eine funktionelle Bedeutung. Wenn ein Strukturelement aber durch Selektion erhalten bleibt, so muß es auch eine Funktion besitzen. Die Detektion konservierter Strukturmotive in verwandten RNA- Sequenzen ist daher ein erster wichtiger Schritt zum Verständnis funktioneller Aspekte. In letzter Zeit haben wir eine Reihe von Methoden entwickelt, die es gestatten, eine Auswahl verwandter RNA-Sequenzen nach konservierten Sekundärstrukturen zu durchsuchen. Wir planen unsere Methoden zur Bestimmung von konservierten Sekundärstrukturen zu verfeinern und zu erweitern, und sie auf eine große Anzahl verschiedener Virusfamilien anzuwenden. Dabei verfolgen wir drei Ziele: Konservierte Sekundärstrukturen haben höchstwahrscheinlich eine wichtige Funktion im viralen Lebenszyklus. Unser Ansatz liefert in erster Linie eine Liste vielversprechender Ziele für experimentelle Untersuchungen wie z.B. Deletionsstudien. Funktionelle Sekundärstrukturen evolvieren viel langsamer als die zugrunde liegenden Sequenzen. Konservierte Sekundärstrukturen können daher dazu herangezogen werden, die virale Phylogenie auf höhere Taxa zu erweitern. Eine Liste konservierter, d.h. evolvierter, RNA-Strukturen ist per se ein wertvoller Datensatz. Durch eine detaillierte Analyse solcher Daten können tiefe Einblicke in Fragen allgemeiner Bedeutung, wie die Evolution robuster Eigenschaften gewonnen werden. Unsere gegenwärtige Implementation berücksichtigt nicht die Möglichkeit von Regionen mit konservierten strukturellen Alternativen, Pseudoknoten und nicht-kanonischen Basenpaaren. All diese Aspekte sind bekanntermaßen bedeutend für die Evolution von RNA-Genomen. Durch die Einbeziehung dieser Eigenschaften erwarten wir eine wesentliche Verbesserung unseres Detektionsalgorithmus. Die Bestimmung von Sekundärstrukturelementen mit Hilfe unserer Methode hängt maßgeblich von der Qualität der Sequenzalignments ab. Wir hoffen eine signifikante Verbesserung der Alignmentqualität durch die Kombination eines Proteinsequenz- alignments für die kodierenden Regionen mit einem auf Nukleinsäuren basierenden Alignment zu erreichen. Wir planen unser Verfahren auf alle RNA-Virusfamilien anzuwenden, von denen eine ausreichende Zahl komplett sequenzierter Genome verfügbar ist. Unter diesen befinden sich auch etliche bedeutende Humanpathogene, wie z.B. HIV, Influenza, Hepatitis B, C and G.