"PPRs and cpRNPs: RNA-binding proteins required for global RNA stabilization in plant organelles"
Dr. Hannes Ruwe hat an der Humboldt-Universit?t ein Promotionsstudium in Biologie absolviert. Für seine Dissertation wurde er mit dem Humboldt-Preis 2016 ausgezeichnet.
Abbildung: privat
Zusammenfassung
Pflanzen besitzen in ihren Zellen neben dem Zellkern zwei weitere abgegrenzte Bereiche, die den Erbinformationstr?ger DNA beherbergen: die Organellen. Diese beiden Organellen sind zum einen das Mitochondrium, welches sich auch in tierischen Zellen und in denen von Pilzen findet, und der Chloroplast, der Ort der Photosynthese. Mitochondrien und Chloroplasten stammen von einst freilebenden Bakterien ab, die von einer dritten Zelle aufgenommen wurden. Auch nach Milliarden Jahren der Evolution tragen sie noch DNA-Moleküle, die von den Genomen der früheren freilebenden Bakterien abstammen und essentielle Gene beherbergen.
Sowohl Genaktivit?ten im Zellkern als auch in den Organellen müssen reguliert werden. So ist es beispielsweise wichtig, die Photosynthese auf ver?nderte Umweltbedingungen wie Lichtintensit?t oder Temperatur anzupassen. Dabei ist es entscheidend, dass Genaktivit?ten in allen drei Bereichen, Zellkern, Mitochondrium und Chloroplast, koordiniert reguliert werden. W?hrend eine gro?e Zahl Regulatoren im Zellkern beschrieben wurden, sind Regulatoren für Chloroplasten und Mitochondrien weitgehend unbekannt. Eine Vielzahl von Proteinen wird aus dem Zellkern in die Chloroplasten und Mitochondrien importiert, die die Aktivit?t der Gene regulieren k?nnten. Neben Proteinen k?nnen aber auch weitere Moleküle als Regulatoren fungieren.
So sind kurze RNA Segmente (RNA ist die Abschrift der DNA) für Regulationsprozesse in Bakterien und im Zellkern verantwortlich. In dieser Dissertation wurden solche kurzen, potentiell regulativen RNA Segmente erstmals umfassend auch in Chloroplasten und Mitochondrien beschrieben und deren Biogenese untersucht. Viele der kurzen RNA Segmente entstehen aus l?ngeren RNA Molekülen, dort wo diese von Proteinen gebunden werden, ein bisher unbekannter Mechanismus. Neben ihrer potentiellen regulativen Funktion, verraten diese kurzen RNA Fragmente also zus?tzlich Bindestellen von m?glichen Proteinregulatoren.
Anhand der in dieser Arbeit beschriebenen kurzen RNA Segmente ist es nun m?glich, die genauen Bindestellen einzelner regulatorischer Proteine im Chloroplasten und den Mitochondrien zu identifizieren und somit die Wirkungsweise dieser Regulatoren zu verstehen. Die kurzen RNA Segmente und andere Regulatoren sind dabei nicht nur für die Grundlagenforschung interessant. In der Biotechnologie wird vermehrt die Produktion von medizinisch oder anderweitig relevanter Proteine in Chloroplasten exploriert. Um die Vorteile der Produktion in Chloroplasten nutzen zu k?nnen, ist es wichtig deren Genregulationsmechanismen zu verstehen und anschlie?end manipulieren zu k?nnen.