Philipps-Universität Marburg: Forschungsbericht

Ribonuklease P - Molekulare Grundlagen der Substraterkennung und des Spaltmechanismus
Kennziffer	16.122.56p
Projektleiter/in	Prof. Dr. Roland Hartmann
Schlagwörter	RNase P tRNA processing ribonucleoprotein enzymes
Kurzbeschreibung	Das Enzym Ribonuklease P (RNase P), ein ubiquitäres Ribonukleoprotein-Partikel, spaltet in seiner Hauptfunktion tRNA-Primärtranskripte endonukleolytisch am 5'-Ende der tRNA-Domäne. Metallionen (natürlicherweise Mg2+) sind für die Katalyse essenziell. Die RNA-Untereinheiten bakterieller RNase P-Enzyme sind in vitro auch in Abwesenheit des Protein-Kofaktors katalytisch aktiv, während diie RNA-Komponenten eukaryontischer, organellarer und archaealer Enzyme diese Fähigkeit im Laufe der Evolution verloren und dies durch die Rekrutierung multipler Proteinuntereinheiten (4-5 in Archaea und 9-10 in Eukarya) kompensiert haben. Sämtliche existierenden RNase P RNAs (P RNAs) besitzen eine sehr ähnliche Kernstruktur, die auf einen gemeinsamen evolutionären Ursprung hinweist. Die RNase P stellt daher ein Modellsystem für die Untersuchung von Prinzipien der RNA-Evolution dar, insbesondere hinsichtlich des Übergangs von der postulierten RNA- zur heute dominierenden Proteinwelt. Die architektonischen und funktionellen Unterschiede zwischen bakteriellen und eukaryontischen RNase P-Enzymen lassen die bakterielle RNase P zudem als interessantes drug target erscheinen. Die methodischen Ansätze umfassen: (i) Enzymkinetische Untersuchung des Spaltmechanismus mit singlulär modifizierten Substrat- und Ribozym-RNAs, (ii) parallele strukturelle Analyse von entsprechenden Modellsubstraten mittels NMR, (iii) genetische Komplementationsstudien in E. coli und B. subtilis RNase P-Mutantenstämmen zur Untersuchung der in vivo-Funktion der RNase P, (iv) Isolierung zellulärer Komponenten, die intrazellulär mit der RNase P assoziiert sind, (v) Analysen zur intrazellulären Lokalisation der RNase P mittels floureszierenden Fusionen des bakteriellen RNase P-Proteins, (vi) Charakterisierung der RNA-Protein-Interaktion mittels Quervernetzung, (vii) Reaktivierung der Ribozym-Aktivität archaealer und eukaryontischer RNase P RNA durch rationales Design.
Laufzeit	01.08.2003 - 13.10.2005
Finanzierung	DFG
Zugehörigkeit	Enzymes and multienzyme complexes acting on nucleic acids Internationales Graduiertenkolleg (DFG-GRK 1384)
Publikationen	siehe: http://www.pharmazie.uni-marburg.de/pharmchem/akhartmann/ag_hartmann.htm

Ribonuklease P - Molekulare Grundlagen der Substraterkennung und des Spaltmechanismus