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Dem „mRNP-Code“ von Eukaryoten auf der Spur

DFG bewilligt drei Teilprojekte im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1935 „Entschlüsselung des mRNP-Codes: RNA-gebundene Determinanten der posttranskriptionellen Genregulation“

Nr. 154 • 17. Juli 2019

Im Fokus stehen neue Wege in der Grundlagenforschung mit visionären Projekten auf dem Gebiet der Genexpression. Das Schwerpunktprogramm (SPP) 1935 „Entschlüsselung des mRNP-Codes: RNA-gebundene Determinanten der posttranskriptionellen Genregulation“ („Deciphering the mRNP code: RNA-bound determinants of post-transcriptional gene regulation“) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bringt deutschlandweit Forscherinnen und Forscher aus der Systembiologie, Biochemie, Strukturbiologie und Bioinformatik zusammen. Gleich drei Projekte von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts für Biochemie am Fachbereich 08 der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) sind jetzt in der zweiten Förderperiode des seit 2016 laufenden SPP 1935 von der DFG bewilligt worden. Die Projekte von Prof. Dr. Katja Sträßer, Geschäftsführende Direktorin des Instituts für Biochemie, ihrem Institutskollegen Prof. Dr. Albrecht Bindereif und der Nachwuchsgruppenleiterin Dr. Cornelia Kilchert werden für drei Jahre mit insgesamt über 650.000 Euro gefördert.

Grundlegende biologische Prozesse wie das Wachstum, die Zelldifferenzierung und die Anpassung an wechselnde Umweltbedingungen bedürfen der koordinierten Expression tausender Gene. Dabei wird die genetische Information über Boten-Ribonukleinsäuren (mRNAs) in Proteine umgesetzt und so für die Zelle nutzbar gemacht. Die mRNAs werden von Proteinen gebunden und von diesen in sogenannten mRNPs verpackt. Die Proteine jedes mRNPs entscheiden über den weiteren Lebensweg der jeweiligen mRNA und sind somit wichtig für die korrekte Genexpression. So führen Fehler bei der mRNP-Bildung zu verschiedenen Krankheiten. Demnach ist die Erforschung der mRNP-Bildung für viele Bereiche von der Grundlagenforschung bis zur Medizin interessant.

Teilprojekt: Identifizierung und funktionelle Charakterisierung der RNA-Bindestelle in Proteinen mit einer Funktion in der nukleären mRNP-Verpackung in der Hefe S. cerevisiae
Prof. Dr. Katja Sträßer, Institut für Biochemie am Fachbereich 08 der JLU, und Prof. Dr. Henning Urlaub, Universitätsmedizin Göttingen, Institut für Klinische Chemie

Prof. Dr. Katja Sträßer, seit 2014 Professorin am Institut für Biochemie der JLU, trägt mit ihren innovativen wissenschaftlichen Projekten dazu bei, bislang noch unbekannte Vorgänge der mRNP-Bildung zu erforschen. Die Biochemikerin hat bereits umfangreiche Förderungen für ihre Forschung eingeworben. So wird ihr Projekt „Nuclear mRNA Packaging and mRNP Architecture“ von 2018 bis 2023 mit dem renommierten ERC Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) in Höhe von zwei Millionen Euro gefördert. Die jetzt bewilligte Weiterförderung ihres Teilprojekts „Identifizierung und funktionelle Charakterisierung der RNA-Bindestelle in Proteinen mit einer Funktion in der nukleären mRNP-Verpackung in der Hefe S. cerevisiae“ im Rahmen des SPPs 1935 ist eine weitere Bestätigung ihrer erfolgreichen Forschungsarbeiten.

Für dieses Projekt kombinieren die beiden Teams aus Gießen und Göttingen ihre biochemische und massenspektrometrische Expertise, um den Prozess der nukleären mRNP-Bildung und die Funktion der daran beteiligten Proteine zu verstehen. Sie wollen zunächst die RNA-Bindungsstellen dieser Proteine mittels Quervernetzung zwischen Protein und RNA mit Hilfe von hochauflösender Massenspektrometrie systematisch identifizieren. Dazu werden sie neue Techniken für die Protein-RNA-Quervernetzung entwickeln, um auf diese Weise die Analyse von mRNPs auf molekularer Ebene in der Zukunft zu verbessern. Mit Hilfe von spezifischen Mutanten in den identifizierten RNA-Bindungsstellen werden sie die Funktion jedes Proteins in der mRNP-Bildung untersuchen. Es ist zu erwarten, dass die Ergebnisse den Prozess der mRNP-Bildung und den Einfluss der Zusammensetzung des mRNPs auf den zellulären Lebenszyklus der mRNA erhellen werden.


Teilprojekt: Das Multidomänen-RNA-Bindeprotein IMP3: Kombinatorische RNA-Erkennung und Funktionen in der mRNP-Biogenese
Prof. Dr. Albrecht Bindereif, Institut für Biochemie der JLU 
 
Wie RNA-bindende Proteine die RNA spezifisch erkennen, ist noch weitgehend unbekannt. Unter Federführung der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Albrecht Bindereif, ebenfalls Biochemiker am Institut für Biochemie der JLU und Sprecher des DFG-geförderten Graduiertenkollegs 2355 (Regulatory networks in the mRNA life cycle: from coding to non-coding RNAs), wurde gemeinsam mit Teams des Helmholtz-Zentrum München und der Universität Halle ein systematischer Ansatz entwickelt, mit dem kombinatorische RNA-Erkennungsprozesse analysiert und molekular aufgeklärt werden können. Ihre Methode wurde kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ publiziert: (https://www.nature.com/articles/s41467-019-09769-8.pdf   /

doi.org/10.1038/s41467-019-09769-8 )
Wie diese kombinatorische RNA-Erkennung funktioniert und systematisch untersucht werden kann, wird an einem klassischen RNA-Bindeprotein etabliert: IMP3, ein bekanntes Tumor-Markerprotein. Diese Strategie wird es in der Weiterführung auch erlauben, neue Zielgene dieses tumorrelevanten Proteins zu identifizieren und dadurch neue Krankheitsmechanismen aufzuklären.

Teilprojekt: Untersuchung der Dynamik von Ribonukleoprotein-Komplexen an naszenter mRNA mit dem RNA-Interactome-Capture-Verfahren
Dr. Cornelia Kilchert, Institut für Biochemie der JLU 

Seit August 2018 wird die Forschung von Dr. Cornelia Kilchert durch das renommierte Emmy-Noether-Programm der DFG gefördert. Die Wissenschaftlerin, die im Jahr 2017 von der Universität Oxford nach Gießen gekommen ist, baut derzeit mit Unterstützung von Prof. Sträßer ihre eigene Arbeitsgruppe auf. Dr. Kilchert ist es nun gelungen, ein weiteres Drittmittel-Projekt einzuwerben, das den Forschungsschwerpunkt des Instituts für Biochemie in der RNA-Biologie zusätzlich stärkt. Dabei geht es um die Frage, wie die Zusammensetzung des mRNPs den Status der mRNA widerspiegelt. Mit einer zeitaufgelösten vergleichenden Proteom-Analyse sollen die frühen mRNP-Remodellierungsschritte verfolgt werden. Das Projekt befasst sich mit grundlegenden Fragen: Ist die frühe mRNP-Bildung ein gerichteter Prozess? Welche Zustände können beobachten werden? Ziel dieser Forschung ist es, maßgeblich zum Verständnis beizutragen, wie Zellen die komplexe RNA-Prozessierung überwachen, die der Genexpression zugrunde liegt.


  • Weitere Informationen

www.uni-giessen.de/fbz/fb08/Inst/biochem

  • Kontakt

Institut für Biochemie der JLU Gießen
, Geschäftsführende Direktorin
Telefon: 0641 99-35400



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