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Long non-coding RNAs (lncRNAs) sind Transkripte von über 200 Nukleotiden Länge ohne proteinkodierende Information. Mit Hilfe von Deep-sequencing-Methoden konnten wir einige long non-coding RNAs identifizieren und damit zeigen, dass ein Großteil des Genoms tatsächlich transkribiert wird. Im Gegensatz zu proteinkodierenden RNAs klassifiziert man lncRNAs entweder als intergenisch (zwischen zwei Proteingenen lokalisiert), als intronisch (in Intronregionen) oder als antisense (auf dem gegenüberliegenden DNA-Strang eines proteinkodierenden Gens lokalisiert). Obwohl bisher nur wenige pflanzliche lncRNAs charakterisiert sind, konnte gezeigt werden, dass sie entscheidende Entwicklungsprozesse wie Keimung und Blühinduktion steuern sowie Hormon- und Stressantworten modulieren - demnach also essentielle biologische Funktionen übernehmen.

Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf der funktionellen Charakterisierung von natural antisense long non-coding RNAs (lncNATs), deren DNA-Sequenzen zwischen den Genen von Multigenfamilien lokalisiert sind und diese proteincodierenden Sequenzen teilweise überlappen. Es wurde gezeigt, dass die Synthese von komplementären RNA-Strängen während der Transkription von sense- und antisense-Genen zur Bildung von dsRNAs und demnach zur Entstehung von kleinen RNAs aus den überlappenden Regionen zwischen den Genen führt. Diese kleinen RNAs nennt man natural antisense transcript siRNAs (nat-siRNAs). Besonders bei Multigenfamilien ist die Bildung von nat-siRNAs von Bedeutung, da diese Moleküle bei der Sequenzkonservierung von nahe verwandten Genen eine Rolle spielen. So können nat-siRNAs nicht nur die Expression der entsprechenden überlappenden Gene (Primärziel) regulieren, sondern auch die Transkription anderer Mitglieder der Genfamilie (Sekundärziel) beeinflussen. Darüberhinaus modulieren die lncNATs auch anderweitig die Genexpression. So können sie innerhalb des Zellkernes in cis oder in trans wirken, mit Proteinen im Zytosol interagieren oder über kleine Peptide agieren, deren Sequenz sie codieren.

Mit Hilfe von Sequenzinformationen aus der Modellpflanzen Arabidopsis thaliana ist es uns gelungen, verschiedene lncNATs-codierende DNA-Bereiche zu identifizieren, deren Sequenz mit Genen von Multigenfamilien überlappt. Wir vermuten, dass die beschriebenen Mechanismen bei der Regulation der potentiellen Target-Gene dieser lncNATs eine Rolle spielen.

Mit verschiedenen Methoden wollen wir die Rolle der lncNATs bei der Regulation von Multigenfamilien in Arabidopsis thaliana aufklären, die beteiligten Regulations-Prozesse identifizieren und das gesamte Regulationsnetzwerk entschlüsseln.

Diese Seite wurde zuletzt am 21.11.2019 geändert.

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