LncRNA und Infektionsbiologie

Um Infektionskrankheiten erfolgreich bekämpfen zu können, benötigen wir neuartige Ansätze zum Verständnis der biologischen Mechanismen von Infektionen. Traditionell liegt der Fokus bei der Erforschung der Immunantwort infizierter Zellen auf der Aktivität von Transkriptionsfaktoren. In den letzten Jahren rücken jedoch auch nicht-kodierende RNAs immer stärker als potente Regulatoren in den Fokus: Hunderte „lange nicht-kodierende RNAs“ (lncRNAs), die Boten-RNAs ähneln, jedoch nicht als Vorlage für die Proteinsynthese fungieren, werden in infizierten Zellen spezifisch reguliert. Es ist bereits bekannt, dass einzelne lncRNAs für die Steuerung der Wirtsantwort von Bedeutung sind – die zugrundeliegenden Funktionsmechanismen solcher lncRNA Regulatoren sind bisher jedoch weitgehend unerforscht. Unsere Forschungsgruppe nutzt neuste Methoden aus den Feldern der Biochemie, Genetik und Bioinformatik um die Funktionsmechanismen von lncRNAs in Infektionskrankheiten zu entschlüsseln und diese für die Entwicklung von RNA-basierten Therapieansätzen nutzbar zu machen.

Leitung

Unsere Forschung

Für eine effektive Bekämpfung von Pathogenen muss die infizierte Wirtszelle dazu in der Lage sein ihre Genexpressionsprogramme dynamisch zu regulieren und eine geeignete Wirtsantwort zu steuern. Neben Boten-RNAs, die als Vorlage für die Synthese von Proteinen dienen, umfasst die zelluläre Wirtsantwort auch zahlreiche lange nicht-kodierenden RNAs (lncRNAs), die aktiv transkribiert und spezifisch reguliert werden. Da lncRNAs nicht für Proteine kodieren und stattdessen verschiedenste strukturelle oder regulatorische Funktionen haben können, ist die Entschlüsselung von physiologischen Funktionen und biochemischen Mechanismen einzelner lncRNA Regulatoren eine große Herausforderung. Folglich konnte die Rolle der meisten lncRNAs im Infektionsprozess bisher nicht gelöst werden.

Bahnbrechende Entwicklungen auf dem Feld der DNA Sequenziertechnologie haben es ermöglicht RNA Expressionsprogramme, die Teil der Wirtsantwort sind, systematisch zu charakterisieren. Die hieraus gewonnene Erkenntnis, dass Säugetiergenome hunderte bis tausende Pathogen-induzierter lncRNAs exprimieren, kann als molekulare Schatztruhe für die Entdeckung neuer genregulatorischer Mechanismen in der Wirtsantwort angesehen werden.

Das Ziel unserer Forschungsgruppe ist es den genetischen Code von lncRNA Regulatoren in Infektionskrankheiten zu entschlüsseln. Hierzu charakterisieren wir die Interaktionen von lncRNAs mit anderen Biomolekülen (RNA, DNA, Proteine) quantitativ und entschlüsseln assoziierte Sequenz- oder Strukturelemente. In diesem Zusammenhang, klären wir die Zusammensetzung von lncRNA-Protein Komplexen auf und bestimmen welche Interaktionen für die korrekte Funktion von lncRNA Regulatoren von Bedeutung sind.
Ein Schwerpunkt unserer Arbeit stellt hierbei die Erforschung von RNA-abhängigen Proteinkomplexen dar. Wie kürzlich von uns beschrieben, können lncRNAs direkt gebundene Proteine spezifisch regulieren, um unter anderem die Bildung von regulatorisch wichtigen Proteinkomplexen zu kontrollieren. Unsere Forschungsgruppe verwendet und entwickelt hierzu neuartige Technologien, die es erlauben direkte Interaktionen von einzelnen RNAs mit hoher Auflösung und in quantitativer Art und Weiße zu erfassen. Wir hoffen, dass die Erforschung von RNA-basierten Regulationsmechanismen dazu beitragen wird Infektionskrankheiten effektiver bekämpfen zu können.

DruckenPer Mail versendenTeilen