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SPP 1258

Sensorische und regulatorische RNAs in Prokaryoten

Eine der faszinierendsten Entwicklungen in der gegenwärtigen Biologie ist die Entdeckung einer rasch wachsenden Zahl von regulatorischen RNA-Molekülen. Das zentrale Dogma der Molekularbiologie besagt, dass die genetische Information von der DNA über die RNA zum Protein weitergeleitet wird. Entsprechend glaubte man, dass Proteine die wesentlichen strukturellen, katalytischen und auch regulatorischen Funktionen in einer Zelle übernehmen. Dieses Konzept wurde jedoch zunehmend in Frage gestellt, nachdem eine Vielzahl regulatorischer RNAs entdeckt wurde, die an der Kontrolle wichtiger physiologischer Prozesse beteiligt sind. Zum einen sind in den letzten vier Jahren eine enorme Zahl nichtkodierender kleiner RNAs (sRNAs) beschrieben, aber nur in wenigen Fällen genauer untersucht worden. Sie binden hochspezifisch an mRNAs oder Proteine und modulieren deren biologische Aktivität. Solche sRNAs können ganze Signalketten in zellulären Adaptations- und Differenzierungsprozessen steuern, den Virulenzstatus pathogener Bakterien bestimmen oder als echte "Masterregulatoren" der globalen Transkription wirken. Zum anderen stellte sich heraus, dass bestimmte RNA-Moleküle auch selbst als Sensor von physiologischen Veränderungen agieren. Erst vor wenigen Jahren entdeckte Riboschalter (Riboswitche) in bakteriellen mRNAs binden direkt und hochspezifisch wichtige zelluläre Metabolite. Dadurch ausgelöste Konformationsänderungen stellen die Expression der kontrollierten Gene entweder an oder aus. RNA-Thermometer arbeiten nach dem gleichen Prinzip, reagieren aber nicht auf chemische Signale, sondern auf intrazelluläre Temperaturänderungen, um die Expression von Stress- und Virulenzgenen zu kontrollieren. Im Schwerpunktprogramm wollen wir anhand von ausgewählten Modellorganismen folgende zentrale Fragen beantworten: Wie viele regulatorische RNAs besitzen Prokaryoten? Welche generellen strukturellen und funktionellen Merkmale lassen sich erkennen? Wie erreichen regulatorische RNAs ihre hohe Spezifität bei der Bindung von Zielmolekülen, seien es mRNAs, Proteine oder Metabolite? In welchem Umfang greifen die RNAs in die Kontrolle des zellulären Stoffwechsels ein? Wie wichtig sind sie für das Überleben unter verschiedenen Umweltbedingungen? Wo liegt das biotechnologische Potenzial von Riboschaltern? Weshalb benutzen Zellen regulatorische RNAs anstatt Proteine?

Partner

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projektleiter

Beteiligte Gruppen

Sprecher

Professor Dr. Franz Narberhaus (Ruhr-Universität Bochum)

Koordinator

Professor Dr. Franz Narberhaus (Ruhr-Universität Bochum)

Homepage

http://gepris.dfg.de/gepris/OCTOPUS/;jsessionid=3BD5C39C91D15C5376CAC88A3A928B01?module=gepris&task=showDetail&context=projekt&id=22465846

Geldgeber / Förderer

DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft