Strukturbiologie der selbstsüchtigen RNA

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Summary

LINE-1- und Alu-RNAs können als 'selbstsüchtige' RNAs betrachtet werden, die sich in ihren menschlichen 'Wirten' in Form von Nicht-LTR-Retrotransposons vermehren. Nicht-LTR-Retrotransposons gehören zu den einfachsten Formen der selbstsüchtigen RNA. Diese RNAs haben keine viralen Verwandten und integrieren sich in die Genome ihrer Wirte durch zielgerichtete reverse Transkription, die direkt auf genomischer DNA stattfindet und sich grundlegend von den zytoplasmatischen Prozessen unterscheidet, die durch die langen terminalen Repeats der LTR-Retrotransposons und Retroviren vermittelt werden.

Im Laufe der Zeit haben sich LINE-1- und Alu-RNAs in mehr als 1,5 Millionen genomische Stellen retrokopiert, mit Folgen für die menschliche Evolution und Krankheiten, die gerade erst zu enträtseln beginnen. Wir interessieren uns für die molekularen Details, die diesen Integrationsprozess steuern, und kombinieren mechanistische Analysen, die auf molekularen Strukturen basieren, mit zellbasierten Retrotranspositionstests.

Die LINE-1 RNA kodiert für zwei Proteine (L1ORF1p und L1ORF2p), die für ihre Vermehrung unerlässlich sind, während sich die Alu RNA als 'Parasit' der LINE-1 RNA entwickelt hat, der die L1ORF2p reverse Transkriptase für seine eigene Vermehrung 'entführt'.

Unsere aktuellen Projekte zielen daher darauf ab, Licht in folgende Bereiche zu bringen

1. Die Struktur und Funktion des L1ORF1-Proteins bei der LINE-1-Retrotransposition
2. Der Mechanismus der zielgerichteten reversen Transkription durch L1ORF2p
3. Die strukturellen Merkmale der Alu-RNA, die erforderlich sind, um die LINE-1-Retrotranspositionsmaschinerie zu nutzen

Langfristig streben wir ein allgemeineres Bild der 'molekularen Ökologie' selbstsüchtiger RNAs und ihrer molekularen Interaktionen mit den jeweiligen Wirten an, da diese die evolutionäre Innovation in vielen Bereichen der Biologie weiter vorantreiben.