Biologie synthetischer RNA

Ribonukleinsäuren (RNA) sind eine in lebenden Organismen allgegenwärtige Molekülklasse, welche essentiell für die Entwicklung und Funktion von Zellen ist. Dieser besondere Stellenwert lässt RNAs zu einem interessanten Ziel für die Entwicklung neuer gentechnischer Verfahren werden, um die Funktionsweisen von Zellen besser verstehen und gezielter manipulieren zu können.
Mit unserer Forschung wollen wir die zentrale Rolle von RNA in der Zellbiologie besser ergründen und die Erkenntnisse dazu nutzen, neue Möglichkeiten der Analyse, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten zu entwickeln.

Leitung

Unsere Forschung

RNA wird klassischerweise als ein passiver Überträger angesehen, der die genetische Information unseres Erbgutes an die Proteinsynthese-Maschinerie unserer Zellen übermittelt. Diese Sichtweise hat sich jedoch in den letzten Jahren stark geändert, da eine Vielzahl weiterer Funktionen dieses vielseitigen Biomoleküls identifiziert werden konnten. Unter anderem beeinflussen RNA-Moleküle die Entwicklungsrichtung von Geweben oder dienen Bakterien bei der Kommunikation mit ihrer Umwelt. Aus Sicht der Gentechnik bergen neue Erkenntnisse zur Biologie von RNAs das Potential, innovative Technologien für die Behandlung von Krankheiten zu entwickeln.

Ein großartiges Beispiel ist die relativ junge Entdeckung, dass RNAs eine Rolle im adaptiven Immunsystem von Bakterien und Archaeen spielen, bekannt als CRISPR-Cas-Systeme. Infektionen mit fremden eigennützigen genetischen Elementen werden von RNA-Fragmenten erkannt und im Zusammenspiel mit spezialisierten Proteinen verhindert. Dieser Mechanismus kann mittlerweile dazu verwendet werden, einfach und selektiv DNA-Sequenzen zu schneiden und nach Belieben zu editieren: entweder in industriell genutzten Bakterien zur Herstellung von Therapeutika oder in menschlichen Zellen, um genetische Erkrankungen zu heilen.

Mit denselben CRISPR-Technologien lassen sich auch schnell und kostengünstig virale Infektionen diagnostizieren oder bakterielle Pathogene bekämpfen, während nützliche Mikroorganismen verschont bleiben. Während die Möglichkeiten des CRISPR-Systems sehr vielversprechend sind, ist unser Wissen über dessen Funktionsweise im Immunprozess immer noch lückenhaft.

In unserer Arbeitsgruppe erforschen wir daher die gesamte Vielfalt dieser Immunsysteme und möchten ergründen, wie sich die Systeme entwickelt haben, um Mikroorganismen vor pathogenen Angreifern zu schützen. Mit den Erkenntnissen möchten wir neue Möglichkeiten eröffnen, Infektionskrankheiten zu erforschen und innovative Strategien gegen multi-resistente Krankheitserreger zu entwickeln.

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