R13: Pronuklei als a Plattform zu Studie Phase Verhalten und Biologisch Funktion von Arginin/Glycin-reich Proteine

Langfristiges Ziel dieses Projekts ist die Etablierung von biopolymerbasierten Protonenkompartimenten als praktikable, den Zellkern nachahmende Plattform zur Untersuchung des Aufbaus und der molekularen Funktion biologischer Einheiten, unter Einbeziehung von Effekten wie molekularem Gedränge und einstellbaren viskoelastischen Eigenschaften, zusammen mit schnellen analytischen Möglichkeiten aus dem Bereich der Polymerkolloide. In der ersten Phase dieses Projekts werden wir DNA- und RNA-haltige "Protonenkerne" (PN) mit einstellbaren weichen hydrodynamischen Einschlusseigenschaften als ein System entwickeln und etablieren, das es uns ermöglicht, die Phasentrennung von Arginin- und Glycin-(RG)-reichen Proteinen, Prototypen von phasentrennenden Proteinen mit DNA/RNA-Bindungsfähigkeit, zu untersuchen und besser zu verstehen. Diese Proteinklasse ist besonders wichtig für die DNA/RNA-Verarbeitung, z. B. bei der Transkription, der Signalisierung von DNA-Schäden, dem prä-mRNA-Spleißen und der mRNA-Translation. RG-reiche Regionen vermitteln die Nukleinsäurebindung und Protein-Protein-Wechselwirkungen und sind häufig für die Phasentrennung und den Zusammenbau von membranlosen Organellen (MLOs), wie z. B. Stressgranula (SGs) oder P-Granula, verantwortlich. Um neue Einblicke in die biologischen Funktionen und die Regulierung des RG-reichen Proteoms zu gewinnen, werden wir bioinformatische Methoden einsetzen, um RG-reiche Proteine im Proteom auf der Grundlage des R/G-Verhältnisses, des Vorhandenseins anderer Aminosäuren, posttranslationaler Modifikationen (PTMs) und der in RG-reichen Regionen vorhandenen Strukturen und kurzen Motive zu klassifizieren. Wir werden die Erhaltung von RG-reichen Regionen in homologen Proteinen analysieren, um auf funktionell relevante Regionen hinzuweisen. Für menschliche Proteine werden wir auch Daten über Krankheitsmutationen und Proteininteraktionen sammeln. Auf der Grundlage dieser Analyse werden wir Kandidaten für RG-reiche Modellproteine für die weitere Analyse auswählen. Wir werden die Phasentrennung von RG-reichen Modellproteinen und Peptiden in Gegenwart von einzelsträngiger DNA (ssDNA) und RNA untersuchen in vitro, in cellulo und "im Protonukleus". Innerhalb von vier Jahren wollen wir Folgendes erreichen im Protonukleus als eine experimentelle Zwischenplattform zwischen in vitro und in cellulo. Außerdem erwarten wir wichtige Erkenntnisse über die biologische Funktion und die Phasentrennung des RG-reichen Proteoms.