Funktionsanalyse der neuronalen RNA Transport-Partikel

Die intrazelluläre Lokalisation und regulierte Translation von mRNAs erlaubt es, die Expression von Genen effizient zu regulieren. Auf diese Wiese ist eine örtlich und zeitlich präzise Synthese von Proteinen an bestimmten Orten der Zelle möglich, wie zum Beispiel während der Embryonalentwicklung und in Funktion von reifen, polarisierten Zellen. Defekte in der Lokalisierung von RNAs oder anderer post-transkriptionaler regulatorischer Mechanismen können zudem gravierende Auswirkungen auf die Funktion von Zellen haben. Solche Defekte liegen beispielsweise menschlichen Krankheiten wie dem fragilen X Syndrom, der spinalen Muskelatrophie und der myotonen Dystrophie zugrunde. Funktionelle Untersuchungen in verschiedenen Organismen ergaben erste generelle Prinzipien bei der Lokalisierung von RNAs: die Existenz cis-agierender Lokalisierungssignale in lokalisierten RNAs, die Erkennung dieser Signale durch RNA-bindende Proteine, die Verpackung in Ribonukleoproteinpartikel (RNPs) und die Beteiligung von Motorproteinen am Transport. Darüber hinaus ist die molekulare mRNA Transportmaschinerie größtenteils unbekannt. Das Ziel dieses Antrags ist die Identifizierung der Komponenten, die für eine Erkennung von neuronalen RNA-Lokalisierungssignalen, für den anschließenden zielgerichteten Transport entlang des Zytoskelettes und für eine Translation lokalisierter RNAs verantwortlich sind. Mit Hilfe biochemischer Fraktionierungstechniken sollen intakte, funktionelle RNA Transportpartikel aus Rattenhirnen isoliert werden. Zu diesem Zweck werden wir bekannte Komponenten aus Transportpartikeln - Staufen1, Staufen2 und Barentsz - als Markierung und molekulare "Griffe" verwenden, um diese Komplexe aufzureinigen. Die so aufgereinigten Transportpartikel werden als Ausgangspunkt dienen, um einen detaillierten Einblick in ihre Zusammensetzung zu erhalten. Wir werden weiterhin die Funktionen dieser Moleküle durch eine Reihe von in vitro und in vivo Versuchen auf zellulärer und molekularer Ebene charakterisieren. Wir fokussieren uns dabei auf die Isolierung von Komplexen aus Hirnen sowie aus primären Nervenzellkulturen mit dem Ziel, spezifisch die post-transkriptionalen Mechanismen zu verstehen, die wichtigen Funktionen des Nervensystems zugrunde liegen. Dabei hoffen wir, generelle Mechanismen aufzudecken, die auch in anderen Kontexten und Organismen konserviert sind.