Strukturbildung und -veränderung durch Bindung von Peptiden und Proteinen an Ribonukleinsäuren

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Ribonukleinsäuren spielen nicht nur als Träger des genetischen Codes und bei der Synthese der Genprodukte eine wichtige Rolle. In den letzten Jahren trat auch deren Bedeutung und Potenzial bei der Regulierung der Genexpression hervor. Das Binden eines Proteins oder Liganden an RNA ist dabei ein Schlüsselschritt bei einer Vielzahl biologischer Prozesse und ist oftmals mit strukturellen Veränderungen der RNA, aber auch des Proteins selbst verbunden. Ziel dieses Projekts ist es, die Wechselwirkungen zwischen RNA und Proteinen sowie deren gegenseitige strukturelle Beeinflussung besser zu verstehen. Dazu sollen Moleküldynamiksimulationen an experimentell gut charakterisierten RNA-Peptid-Komplexen durchgeführt und die intermolekularen Wechselwirkungen im atomaren Detail untersucht werden. Ein Schwerpunkt ist das Studium der strukturellen und dynamischen Eigenschaften der RNA-Moleküle sowie deren Abhängigkeit von der RNA- bzw. Peptidsequenz, wobei der erweiterte Konformationsraum der vorhandenen nichtkanonischen Motive von besonderem Interesse ist. Des Weiteren sollen Simulationen der Komplexbildung bzw. -dissoziation die Mechanismen der damit einhergehenden Konformationsübergänge in den nichtkanonischen Motiven und den Faltungsprozess der Peptide detailliert beschreiben und somit experimentelle Befunde ergänzen und erklären. Das Projekt soll zum besseren Verständnis der spezifischen RNA-Sequenzerkennung durch Proteine und Liganden beitragen. So ist es beispielsweise mit Computersimulationen möglich, den Mechanismus der bei der Komplexbildung bzw. -dissoziation auftretenden Konformationsänderungen an nichtkanonischen RNA-Motiven bei atomarer Auflösung und hoher zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Dies ist bisher durch keine verfügbare experimentelle Methode möglich.