Neue DFG-Forschungsgruppe erforscht molekulare Maschinen im Zentrum der Genexpression
Kristina Zumer und Hauke Hillen vom Max-Planck-Institut für Mulitdisziplinäre Naturwissenschaften (MPI-NAT) untersuchen in einem neuen nationalen Forschungsverbund grundlegende Mechanismen der Gentranskription. Koordiniert wird die Forschungsgruppe von der Universität Bayreuth.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Förderung einer neuen Forschungsgruppe (FOR 6037) bewilligt, die sich der Erforschung der molekularen Maschinen widmet, die die Transkription steuern – den ersten und entscheidendsten Schritt der Genexpression. Die neue Forschungsgruppe „Multi-subunit RNA polymerases across all domains of life: Mechanisms underlying transcription activity and regulation" bringt Forschende führender deutscher Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammen. Sie wird zunächst für vier Jahre mit einer Förderung von mehreren Millionen Euro ausgestattet, mit der Option auf eine Verlängerung um weitere vier Jahre. Die Forschungsgruppe wird von Claus-D. Kuhn, Professor für RNA-Biochemie an der Universität Bayreuth, als Sprecher koordiniert, gemeinsam mit Lydia Herzel von der Freien Universität Berlin als stellvertretende Sprecherin.
Entschlüsselung eines der grundlegendsten Prozesse des Lebens
Im Zentrum der Genexpression stehen RNA-Polymerasen mit mehreren Untereinheiten (msRNAPs) – molekulare Maschinen, die DNA in RNA umschreiben und den Transkriptionszyklus durch die Phasen Initiation, Elongation und Termination steuern. Während der katalytische Kern der msRNAPs hoch konserviert ist, zeigen Unterschiede in peripheren Untereinheiten und regulatorischen Faktoren vielfältige Strategien über alle Domänen des Lebens hinweg – eine Vielfalt, die bislang nur unzureichend verstanden ist, da sich die Forschung bisher auf wenige Modellsysteme konzentriert hat. Auch unter Nutzung jüngster technologischer Fortschritte wie der Kryo-Elektronenmikroskopie wird die neue Forschungsgruppe diese Wissenslücke schließen und erstmals die Transkriptionsregulation gemeinsam in bakteriellen, archaealen, eukaryotischen, plastidären und viralen Systemen untersuchen. Die Gruppe verfolgt drei wissenschaftliche Ziele: 1. Die molekularen Prinzipien der vorlagenbasierten RNA-Synthese durch msRNAPs über alle Lebensbereiche hinweg aufzuklären, 2. Die regulatorischen Mechanismen zu identifizieren, die Transkriptionsdynamik und -output beeinflussen, und 3. Die Erkenntnisse zu übergreifenden Prinzipien zusammenzuführen, die den transkriptionellen Output und dessen Regulation bestimmen.
Ein bundesweiter, interdisziplinärer Forschungsverbund
Die Forschungsgruppe vereint 13 Expertinnen und Experten für msRNAPs aus ganz Deutschland in neun verschiedenen Projekten. Neben dem MPI-NAT, der Universität Bayreuth und der Freien Universität Berlin sind die Universität Göttingen, die Leibniz Universität Hannover, die Universität Regensburg, die Universität Würzburg und Max-Planck-Institut für Biochemie an der DFG-Forschungsgruppe beteiligt. Aus MPI-NAT-Perspektive besonders erfreulich: Fünf von neun Principal Investigators waren beziehungsweise sind Teil des Forschungsteams um Patrick Cramer, Direktor am MPI-NAT und derzeitiger Präsident der Max-Planck-Gesellschaft. Claus-D. Kuhn (Universität Bayreuth), Hauke Hillen (MPI-NAT und Universität Göttingen), Maria Sokolova (MPI für Biochemie) und Christoph Engel (Universität Regensburg) sind Emeriti des Cramer Labs. Kristina Zumer ist Projektgruppenleiterin in Cramers Abteilung Molekularbiologie am MPI-NAT. Die Projektteams werden gemeinsam verwandte Phasen des Transkriptionszyklus in unterschiedlichen Organismen untersuchen oder komplementäre Methoden anwenden, um verschiedene msRNAPs zu erforschen.
Durch die Kombination struktureller, biophysikalischer und systembiologischer Ansätze möchte die Forschungsgruppe sowohl die konservierten Mechanismen als auch die spezialisierten Strategien aufdecken, mit denen Organismen über den gesamten Lebensbaum hinweg die Genexpression regulieren. Damit wird die Gruppe unser Verständnis der Transkription und ihrer Regulation deutlich über das hinaus voranbringen, was ein einzelnes Projekt allein erreichen könnte.
