Institut für Pharmazeutische und Biomedizinische Wissenschaften der JGU kooperiert mit Monash University und ETH Zürich bei der Erforschung von RNA-Modifikationen
25.07.2023
Unterstützt von der prestigeträchtigen Forschungsförderung des Human Frontier Science Program (HFSP) beschreitet ein Kooperationsprojekt mit Beteiligung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) neue Wege in der RNA-Forschung. Im Zentrum stehen RNA-Veränderungen durch Bakterien. Die Kooperationspartner untersuchen, ob bakterielle Krankheitserreger über sogenannte Effektorproteine direkt die RNA ihres Wirts verändern können. An dem innovativen Forschungsvorhaben sind neben der JGU die ETH Zürich und federführend die Monash University im australischen Melbourne beteiligt. "Das Förderprogramm konzentriert sich auf grundsätzlich neue, unkonventionelle und im Ausgang offene Forschungsprojekte. Wir freuen uns sehr, dass wir hier in diesem anspruchsvollen Programm mit unseren Partnern erfolgreich waren", so Prof. Dr. Mark Helm, der das Mainzer Team vom Institut für Pharmazeutische und Biomedizinische Wissenschaften (IPBW) leitet. Das Projekt startet im Oktober 2023 und wird während der dreijährigen Laufzeit mit 1,2 Millionen Dollar unterstützt.
Neuland auf dem Gebiet der RNA-Forschung
Viele Bakterien, die Tiere und Pflanzen befallen, geben Effektorproteine in die Zellen ihres Wirts ab. Indem diese Proteine verschiedene zelluläre Prozesse untergraben, können die Bakterien so ihr eigenes Überleben sichern. Bisher ist bekannt, dass bakterielle Effektorproteine in der Lage sind, auf enzymatischem Wege die Proteine ihrer Wirtszelle zu verändern. Eine direkte Modifikation der RNA in eukaryotischen Zellen, also den Zellen komplexerer Organismen mit einem Zellkern, wurde bislang noch nicht beschrieben. "Wir gehen davon aus, dass einige Proteine, die die Bakterien ausscheiden, die Wirtszelle und zwar im Speziellen das sogenannte Epitranskriptom so verändern, dass die Bakterien dort erfolgreicher überleben", erläutert Prof. Dr. Mark Helm zum Ausgangspunkt der Forschungsarbeiten.
Untersucht werden zunächst Legionellen, also Bakterien, die als Verursacher von Lungenentzündungen gefürchtet sind. "Wir wissen, dass Legionellen über besondere Effektoren verfügen, die an Wirts-RNA binden", erklärt der Biochemiker. Zu untersuchen ist, wie dieser Vorgang vonstattengeht, warum die Bakterien diesen Weg nehmen und wie dies genau den Legionellen hilft. Das Forschungsteam wird mit seinen Arbeiten ein komplett neues Kapitel in der Wirt-Pathogen-Forschung aufschlagen.
Die Kooperation besteht aus einem interdisziplinären Team mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Mikrobiologie, Chemie und Biophysik. Aufseiten der Monash University leitet Prof. Dr. Elizabeth Hartland das Projekt "Bacterial targeting of the host epitranscriptome". In ihrem Labor wurde ein Effektorprotein von Legionellen mit der Bezeichnung LegC4 entdeckt. Mit Spitzentechnologie bei der Strukturaufklärung von RNA-Proteinkomplexen trägt die Gruppe von Prof. Dr. Frédéric Allain an der ETH Zürich zu den Arbeiten bei.
Epitranskriptom im Forschungsfokus der Helm-Gruppe
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mark Helm ist mit seiner Expertise auf dem Gebiet der RNA-Chemie und der Entwicklung von maßgeschneiderten Methoden zur Beschreibung des Epitranskriptoms involviert. Mit dem Begriff Epitranskriptom werden die Informationen bezeichnet, die in transkribierter, prozessierter und modifizierter RNA einer Zelle enthalten sind. Die Entschlüsselung der verschiedenen Aspekte des Epitranskriptoms, insbesondere der zahlreichen RNA-Modifikationen, ist eine treibende Kraft in der Technologieentwicklung der Gruppe. Helm ist Sprecher des SFB/Transregio "RMaP: RNA Modification and Processing". Er ist außerdem leitender Wissenschaftler des Forschungsverbunds EMTHERA – Emerging therapeutic strategies against infections, inflammation, and immune-mediated diseases, mit dem sich die JGU in der Exzellenzstrategie um Förderung als Exzellencluster bewirbt.
Das prestigeträchtige Human Frontier Science Program fördert die internationale Zusammenarbeit in der Grundlagenforschung, die sich auf komplexe Mechanismen lebender Organismen fokussiert. Seit Beginn des Programms im Jahr 1989 haben 28 geförderte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler später den Nobelpreis erhalten.