Bridging temporal resolution gaps to dissect RNA silencing at the molecular and genomic scale

Projektbeschreibung

Regulatorische Rolle der RNA-Stilllegung auf molekularer und genomischer Ebene

Die Erstellung detaillierter Genexpressionsprofile gibt Aufschluss über die Entwicklungsphase eines Organismus, physiologische Reaktionen auf äußere Stimuli oder Krankheitserreger und befördert wesentlich die Forschung zu menschlichen Krankheiten. Von besonderer Bedeutung ist, wie neuere Studien zeigen, die Kontrolle verschiedener Aspekte der RNA-Regulation und -Funktion, die unmittelbar in biotechnologische und biomedizinische Anwendungen umgesetzt werden können. Das EU-finanzierte Projekt RiboTrace untersucht molekulare Prozesse des RNA-Silencing (Stilllegung) bei Fruchtfliegen und Säugetieren, d. h. einen Aspekt der posttranskriptionellen Genregulation, der noch am wenigsten erforscht ist. Schwerpunkte sind die Mechanismen und biologischen Funktionen der Uridylierung am 3´-Ende der RNA-Sequenz, der Einfluss von RNA-Modifikationen auf die Regulierung der Genexpression und Untersuchungen zum RNA-Umsatz auf genomischer Ebene mittels zeitaufgelöster Transkriptomik. Mittels In-vivo-Genetik in Kombination mit biochemischen Experimenten an zellfreien Systemen, bioinformatischen Methoden und Zellkulturen wird RiboTrace posttranskriptionelle Signalwege der Genregulation auf molekularer und genomischer Ebene untersuchen.

Ziel

The implementation of distinct gene expression profiles is essential for organismal development, physiological responses to external stimuli or pathogens, and defines a primary cause for human disease. While much attention has been paid to the regulation of transcription, the control over RNA fate and function has only recently emerged as a central hallmark of gene regulation with enormous biological, technological and biomedical implications.
Here, we propose to study the molecular principles of RNA silencing, the least understood aspect of post-transcriptional gene regulation. We aim to systematically dissect the mechanisms and biological functions of RNA 3´end uridylation to determine the emerging role of RNA modifications in the regulation of gene expression; we will elucidate fundamental principles of RNA turnover at the genomic scale by time-resolved transcriptomics; and we will use functional genomics and haploid genetics to systematically delineate post-transcriptional gene regulatory pathways. Throughout, we will link our results back to the established function of RNA silencing in the control of organismal development, physiology and disease. Our goal is to acquire fundamental insights into the processes that survey the quality and quantity of the transcriptome to determine possible molecular causes for aberrant RNA levels that have been associated with diverse human diseases.
Because of its genetic and biochemical tools, we will use Drosophila melanogaster as a model organism. We will employ a combination of in vivo genetics, cell-free biochemical experiments, bioinformatics, and cell culture methods. What we learn in flies we will test for its conservation in mammalian cell extracts and cultured cells.
Overall, we will determine fundamental biological mechanisms of gene regulation trough pathways with enormous biological impact in health and disease.