Regulatorische Mechanismen der Genexpression

Abteilung Regulatorische Mechanismen der Genexpression

Prof. Dr. Michaela Frye

Explantat einer Hautbiopsie
© dkfz.de

Die Entscheidung, ob eine Stammzelle sich entweder selbst erneuert (self-renewal), sich vermehrt (proliferation) oder differenziert, wird durch externe Stimuli bestimmt. Diese Signale werden mit intrinsischen Netzwerken verknüpft, die die Expression von Genen an die neuen Umweltbedingungen anpassen. RNA-Moleküle spielen während der Transkription, Post-Transkription und Translation von Genen eine entscheidende Rolle. Um die vielfältigen Funktionen eines RNA-Moleküls noch zu erweitern und die Fähigkeit zur Informationskodierung zu erhöhen, kann jede Nukleinbase chemisch modifiziert werden. Derzeit sind mehr als 150 chemische Modifikationen der RNA bekannt. Viele davon sind für die Proteinsynthese essentiell, da sie die Stabilität der mRNA, die Genauigkeit des Splicings und die Effizienz der Translation regulieren.
Eine der häufigsten chemischen RNA-Modifikationen ist die Methylierung. Die Cytosin-5 RNA-Methylierung zum Beispiel wird durch eine Gruppe evolutionär konservierter Enzyme vermittelt. Die korrekte Markierung von Cytosin mit Methylgruppen ist für die normale Entwicklung notwendig. Abnormale RNA-Methylierung kann zu schweren Erkrankungen des Menschen führen.

Unsere Forschungsaktivitäten haben zum Ziel, die Rolle der RNA-Modifikationen während der Genexpression aufzuklären. Wir verwenden eine Kombination von Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethoden und in vitro sowie in vivo Differenzierungsmodellen, um zu verstehen, wie RNA-Modifikationen das Schicksal einer Stammzelle bestimmen. Letztendlich möchten wir herausfinden, ob die Beeinflussung von RNA-Modifikationen zum Schutz vor Krebs beitragen kann.

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Kontakt

Prof. Dr. Michaela Frye
Regulatorische Mechanismen der Genexpression (A350)
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 42 4165

Ausgewählte Publikationen

  • Gkatza NA, Castro C, Harvey RF, Heiß M, Popis MC, Blanco S, Bornelöv S, Sajini AA, Gleeson JG, Griffin JL, West JA, Kellner S, Willis AE, Dietmann S, Frye M. (2019). Cytosine-5 RNA methylation links protein synthesis to cell metabolism. PLoS Biol. 17:e3000297.
  • Bornelöv S, Selmi T, Flad S, Dietmann S, Frye M. (2019). Codon usage optimization in pluripotent embryonic stem cells. Genome Biol. 20:119. doi:10.1186/s13059-019-1726-z.
  • Delaunay S and Frye M. (2019). RNA modifications regulating cell fate in cancer. Nat Cell Biol. 21:552-559.
  • Blanco, S., Bandiera, R., Popis, M., Hussain, S., Lombard, P., Aleksic, J., Sajini, A., Tanna, H., Cortés-Garrido, R., Gkatza, N., Dietmann, S., and Frye, M. (2016). Stem cell function and stress response are controlled by protein synthesis. Nature. 534, 335–340.
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