DBG · Nachwuchsförderung

Mirjam Thielen (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn)

Mirjam Thielen erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Bonn im Jahr 2023 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:

Etablierung von cytosolischem C-zu-U RNA Editing in Physcomitrium patens und die Untersuchung des Einflusses von inaktivierten DYW-Typ Pentatricopeptide-Repeat Editingfaktoren unter verschiedenen Stressbedingungen

Erstmals zeigte Thielen im Modellmoos Physcomitrium patens, dass pflanzliches Cytidin-zu-Uridin RNA-Editing, das natürlicherweise auf die Chloroplasten und Mitochondrien beschränkt ist, auch im Cytosol stattfinden kann.

Das pflanzentypische Cytidin-zu-Uridin RNA-Editing wird von kerncodierten, RNA-bindenden Pentatricopeptide Repeat (PPR) Proteinen vermittelt und betrifft RNAs in den Mitochondrien und Chloroplasten, ist aber nicht für nukleo-cytosolische Transkripte gezeigt. Um zu untersuchen, ob die RNA-Editingfaktoren grundsätzlich auch im pflanzlichen Zytosol funktionieren können, wurden drei inzwischen gut charakterisierte RNA-Editingfaktoren mit ihren ko-transkribierten natürlichen Zielsequenzen und einem induzierbaren Expressionssystem in das Modellmoos Physcomitrium patens transformiert. Nach Induktion der Genexpression konnte cytosolisches C-zu-U RNA-Editing nicht nur an diesen künstlich im Cytosol transkribierten Zielen, sondern auch an bis zu hunderten von weiteren cytosolischen RNAs gefunden werden. Der letztgenannte Befund deutet auf mangelnde Spezifität hin und ist vermutlich die Erklärung dafür, dass in der Natur das pflanzliche RNA-Editing auf die kleinen Transkriptome der Organellen beschränkt ist. Auf der anderen Seite erlauben die Konservierungsprofile in den Sequenzen der jetzt gefundenen „Off-Targets“ ein besseres Verständnis der PPR-RNA-Erkennung im Hinblick auf mögliche zukünftige biotechnologische Anwendungen für gezielte Eingriffe in Transkriptome.
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Mirjam Thielen fertigte die Arbeit am Institut für Zelluläre und Molekulare Botanik in der Arbeitsgruppe Molekulare Evolution von Prof. Dr. Volker Knoop an.

C-zu-U RNA Editing durch Konstrukte dreier PPR Editingfaktoren konnte im Cytosol von Physcomitrium patens nachgewiesen werden. Die kodierende Sequenz der PPR-Protein-Konstrukte mit N-terminalem Signalpeptid, eYFP-tag oder ohne N-terminale Addition wurden zwischen den ß-Estradiol induzierbaren LexA Operator mit Minimal-35S-Promotor und den terminalen pea3A Terminator kloniert, um eine Genexpression nach Zugabe von ß-Estradiol zu induzieren. Das jeweilige Target des PPR Editingfaktors wird flussabwärts ko-transkribiert. Bis zu >99 % C zu U RNA Editing konnte festgestellt werden. Grafik: Mirjam Thielen
Verleihung des Preises für die beste Masterarbeit an der Universität Bonn: Dr. Mareike Schallenberg-Rüdinger, Elena Lesch, Mirjam Thielen, Prof. Dr. Volker Knoop, Prof. Dr. Andreas Meyer (von links nach rechts). Foto: José Manuel Ugalde