Funktionelle und strukturelle Charakterisierung von Interaktionen zwischen nicht-kodierenden RNAs und Polycomb repressive complex 2

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Die Aktivität von Genen muss während der Embryonalentwicklung genau abgestimmt werden, um die Differenzierung in verschiedenste Zelltypen zu kontrollieren. Dabei spielt Polycomb repressive complex 2 (PRC2) eine essentielle Rolle. In embryonalen Stammzellen bindet PRC2 an die Promotoren wichtiger Entwicklungsregulatoren. Durch Trimethylierung von H3K27 - eine repressive Histonmodifikation - werden diese Gene stillgelegt, können aber im Laufe der Differenzierung aktiviert werden. Wie PRC2 seine Zielgenen findet ist nicht genau bekannt. Allerdings können einige lange, nicht-kodierende RNAs die Bindung von PRC2 an bestimmte Promotoren bewirken. RepA spielt dadurch beispielsweise eine Schlüsselrolle beim Beginn der X Chromosom Inaktivierung (XCI). Säuger inaktivieren eines der beiden weiblichen X Chromosomen, um gleiche Transkriptmengen in beiden Geschlechtern zu erreichen. Dieser Mechanismus wird durch die nicht-kodierende RNA Xist eingeleitet. RepA, ein nicht-kodierendes Transkript innerhalb Xists, rekrutiert PRC2 zum Xist Promotor. PRC2 katalysiert dann die Trimethylierung von H3K27, was in diesem Fall zur Aktivierung des Xist Gens führt. Wahrscheinlich können auch andere nicht-kodierende RNAs PRC2 zu Promotoren rekrutieren, aber die Prinzipien der zugrundeliegenden Protein-RNA Interaktionen sind wenig erforscht. Ich werde daher weitere RNAs identifizieren, die an PRC2 binden und untersuchen, ob sie PRC2 zu Promotoren leiten können und eine Rolle bei der Differenzierung oder XCI spielen. Außerdem werde ich die Interaktionsdomänen von PRC2 und RepA bestimmen. Die RNA-bindende Domäne von PRC2 wird dann dazu dienen, weitere in vitro interagierende RNA Sequenzen zu ermitteln. Zudem möchte ich herausfinden, ob RepA die katalytische Aktivität von PRC2 beeinflusst. Ich hoffe, sowohl Erkenntnisse über die Mechanismen von XCI und Differenzierung, als auch über strukturelle Voraussetzungen von Wechselwirkungen zwischen Proteinen und nicht-kodierenden RNAs zu gewinnen.