Elena Lesch (Universität Bonn)
PPR78 vermittelt C-zu-U-RNA-Editing im Modellmoos Physcomitrium patens an zwei Stellen: cox1eU755SL und rps14eU137SL. Der Editingfaktor bleibt in Moosen allerdings auch konserviert, wenn Editing gar nicht mehr nötig ist, weil bereits ein U in der RNA steht oder das Editing abwesend oder stark reduziert ist, wie hier exemplarisch für Anomodon attenuatus gezeigt. Eine weitere Editingstelle, die die Konservierung eines PPR78 Orthologs erklären könnte, wurde identifiziert: ccmFNeU1465RC. In Hypnum cupressiforme wird keine der drei Stellen editiert und PPR78 ist möglicherweise verloren gegangen. Eingebracht ins Bakterium Escherichia coli war PPR78 in der Lage, C-zu-U Editing an allen drei Zielsequenzen durchzuführen. Grafik: Elena Lesch
Elena Lesch erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn im Jahr 2020 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.
Titel: Die Evolution von RNA-Editing-Faktoren in Moosen und funktionale Tests ihrer Funktionen in verschiedenen Modellsystemen
Die Expression von RNA-Editing-Faktoren aus Moosen in evolutionär weit entfernten Modellorganismen gibt Aufschluss über ihre Funktion und Koevolution mit ihren Zielsequenzen
RNA-Editing verändert die Sequenzen der RNA-Kopien der Gene in den Chloroplasten und Mitochondrien der Pflanzen. An spezifischen Stellen wird das RNA-Nukleotid Cytidin (C) in Uridin (U) verwandelt. Verantwortlich sind so genannte PPR-Proteine (Pentatricopeptid-Repeat), die an ihre Ziele in den RNAs binden und dort ein C in ein U verwandeln. Ein solcher Faktor ist PPR78 mit seinen zwei Editingstellen in den RNAs für cox1 und rps14 in den Mitochondrien des Modellmooses Physcomitrium patens. Verblüffender Weise bleibt PPR78 in der Evolution der Moose vorhanden, wenn das RNA-Editing gar nicht mehr nötig ist, weil ein U von vornherein schon in der RNA vorhanden ist (entsprechend einem T in der DNA der Gene) oder sehr stark reduziert ist (siehe Abbildung). So ergab sich die Vermutung, dass PPR78 eine weitere, noch unbekannte Aufgabe hat. Mit bioinformatischen Methoden konnte ein weiteres Editing-Ziel für PPR78 in der ccmFN-RNA vorhergesagt und nachgewiesen werden. PPR78 konnte außerdem erfolgreich ins Bakterium Escherichia coli eingeschleust werden, das als bakterielles Modellsystem jüngst von uns etabliert worden ist (Oldenkott et al. [1]), und war dort in der Lage, nicht nur in seinen ursprünglich aus dem Modellmoos Physcomitrium patens bekannten Zielen in cox1 und rps14 an der richtigen Stelle ein C in U zu verwandeln sondern auch in seinem ganz neu erkannten Ziel in der ccmFN-RNA. Damit eröffnen sich viele weitere Möglichkeiten, in der Zukunft mit passenden PPR-Proteinen ganz zielgenau die Sequenzen von RNAs in verschiedensten Organismen zu verändern.
[1] Oldenkott, B., Yang, Y., Lesch, E., Knoop, V., Schallenberg-Rüdinger, M. (2019): Plant-type pentatricopeptide repeat proteins with a DYW domain drive C-to-U RNA editing in Escherichia coli. Commun Biol 2, 85. https://doi.org/10.1038/s42003-019-0328-3
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Elena Lesch fertigte die Arbeit am Institut für Zelluläre und Molekulare Botanik in der Arbeitsgruppe „Molekulare Evolution“ an und wurde von Prof. Dr. Volker Knoop und Dr. Mareike Schallenberg-Rüdinger betreut.