Direkte RNA-Ligand Wechselwirkung als neuartiges Grundprinzip für die konditionale Genexpression: Aufbau und molekulare Charakterisierung von RNA Regulatoren

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Die Regulation der Genexpression über RNA Regulatoren ist ein neuartiger, weitverbreiteter Kontrollmechanismus, der bei vielen basalen Stoffwechselwegen auftritt. Bei diesen RNA basierten Regulatorelementen bildet die mRNA selbst eine Bindestelle aus, die hoch selektiv einen Liganden bindet. Die Ligandenbindung bewirkt eine Umordnung in der RNA Struktur, was zu einer veränderten Genexpression führt. Trotz der weiten Verbreitung sind diese RNA Elemente bislang fast noch nicht charakterisiert worden. Inhalt dieses Projektes ist die detaillierte Analyse solcher RNA Regulatoren. Dazu wollen wir verschiedene konditional regulierbare Regulatorelemente aufbauen, die entweder auf der Behinderung der Ribosomenverbindung, der Ribosomenbewegung oder transkriptioneller Attenuation beruhen. Die Regulatoren sollen unterschiedliche Liganden binden, in verschiedenen Organismen, wie Bakterien, Hefe oder in humanen Zelllinien funktionieren und sequenziell nicht mit dem kodierenden Bereich des zu regulierenden Gens verknüpft sein. Sie stellen somit gut handhabbare Regulatorelemente für die konditionale Genexpression dar. Diese RNA Regulatoren unterziehen wird dann einer detaillierten Charakterisierung ihrer Struktur und ablaufender konformationeller Änderungen. Dies wird sowohl über biochemische Analysemethoden als auch über Mutagenesestudien auf genetischer Ebene erfolgen. Von erfolgversprechenden Kandidaten werden wir die dreidimensionale Struktur durch NMR Spektroskopie aufklären. Wir erwarten somit umfangreiche Erkenntnisse und prinzipielle Aussagen über den Aufbau und Wirkmechanismus dieser neuartigen Klasse von RNA-basierten Regulatorelementen.