Forschung Prof. Dr. Caliskan
Unser Ziel
Neva Caliskans Forschungsgruppe untersucht die Rolle von RNA-Molekülen bei nicht-kanonischen Translationsereignissen, die das Zusammenspiel zwischen Wirt und Pathogen beeinflussen k?nnen. Ihr Ziel ist es, therapeutische RNA-Protein-Komplexe als neue Ansatzpunkte im Kampf gegen Infektionen zu beleuchten. Link
Rekodierungsmechanismen in Infektionen
| [N.Caliskan]
Rekodierungsmechanismen in Infektionen Ihr Ziel ist es, therapeutische RNA-Protein-Komplexe als neue Ansatzpunkte im Kampf gegen Infektionen zu beleuchten |
| In Viren oder zellul?ren Genen bestimmte RNAs k?nnen w?hrend der Translation auf alternative Weise gelesen werden, was als Rekodierung bezeichnet wird. Es ist jedoch unklar, wie genau die Rekodierung durch den Wirts oder virale Faktoren reguliert wird. Ein genaues Verst?ndnis der Rekodierung und ihrer Regulation kann daher der Schlüssel zur Entwicklung neuer RNA-basierter Therapien im Kampf gegen Infektionen sein.Unser Team hat mehrere virale RNA-Interaktionspartner identifiziert, von denen wir gezeigt haben, dass sie die Synthese des SARS-CoV-2-Polyproteins oder HIV-1 replikation st?rt. Darauf aufbauend untersucht meine Gruppe, wie diese Proteine w?hrend der Translation dynamisch mit strukturierten RNAs und dem Translationsapparat des Wirts interagieren. Wir arbeiten derzeit auch an der Identifizierung peptidebasierender oder synthetischer Moleküle, die spezifisch mit viraler-RNA-Elementen interagieren k?nnen, da die Modulation der RNA eine wirksame antivirale Strategie darstellt. |
Regulation von Translation in Infektionen
Ver?nderungen in der Umwelt,?zellul?re Differenzierung und Infektionen k?nnen die Mechanismen der Genexpression beeinflussen und dadurch das zellul?re Proteom auf unerwartete Weise ver?ndern. Dennoch ist es h?ufig unklar, inwieweit menschliche Zellen nicht standardisierte Translationsereignisse, beispielsweise w?hrend einer Infektion, tats?chlich nutzen.
Um die Translationprozesse und die Rolle der RNA-Moleküle in diesen Prozessen besser zu verstehen, setzen wir modernste RNA-Analytik wie Ribosomen-Profiling und Tiefensequenzierung ein. Unser Fokus liegt auf der Dynamik nicht standardisierter Translationsmechanismen sowie der potenziellen Rolle zellul?rer Faktoren in diesem Zusammenspiel. Letztlich m?chten wir die Interaktion zwischen der Genexpression des Wirts und des Pathogens umfassender entschlüsseln.
Einzelmolekülanalyse von RNA Komplexen
RNAs k?nnen in verschiedenen Formen existieren und mit anderen regulatorischen Elementen wie ncRNAs, kleinen Molekülen und Proteinen interagieren, um die Bedeutung der in der Prim?rsequenz der mRNA kodierten Botschaft zu ver?ndern. Wie RNA-Strukturen und regulatorische Elemente alternative Translationsereignisse steuern, ist derzeit noch nicht vollst?ndig verstanden. Eine Schlüsselfrage, mit der wir uns befassen, lautet: "Inwieweit definiert die St?rke der RNA-Basenpaarungs-Interaktionen und die Konformationsdynamik der Struktur die Neigung der Ribosomen, sich in ein alternatives Leseraster zu bewegen?" Mit Hilfe modernster Einzelmolekül- und Ensembleanalyse-Tools untersuchen wir, wie trans-wirkende Faktoren die RNA-Struktur ver?ndern. Die von uns entwickelten Werkzeuge dienen als Einstiegspunkt für die Entwicklung potenter und spezifischer Modulatoren des Frameshifting.
rDNA Chromatin und Transkription
 | [A.Griesenbeck / P.Milkereit / H.Tschochner] rDNA Chromatin
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| Chromatin, das aus DNA und assoziierten Proteinen besteht, spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung des Zugangs von Proteinen zur DNA und beeinflusst essenzielle Prozesse wie Transkription, Replikation und DNA-Reparatur. Die Dynamik des Chromatins variiert dabei je nach funktionellem Zustand der genomischen Bereiche. Als Modellsystem nutzen wir Saccharomyces cerevisiae (Hefe), da es sich durch einfache genetische Manipulation und biochemische Zug?nglichkeit auszeichnet. Unser Fokus liegt auf zwei genomischen Loci: dem RNA-Polymerase-II-abh?ngigen PHO5-Gen und dem ribosomalen DNA (rDNA)-Locus, der Gene enth?lt, die von RNA-Polymerasen I und III transkribiert werden. Dadurch k?nnen wir vergleichende Analysen von Chromatin durchführen, das von den drei eukaryotischen RNA-Polymerasen transkribiert wird. Besonderes Interesse gilt den ribosomalen RNA (rRNA)-Genen im rDNA-Locus. In S. cerevisiae befinden sich 150 bis 200 tandemartig wiederholte Transkriptionseinheiten auf dem rechten Arm des Chromosoms XII. Jede Einheit enth?lt das von RNA-Polymerase-I transkribierte 35S rRNA-Gen und das von RNA-Polymerase-III transkribierte 5S rRNA-Gen. In aktiv teilenden Hefezellen macht die rRNA-Synthese durch RNA-Polymerase I etwa 70% der gesamten Transkription aus. Ein faszinierender Aspekt unserer Forschung ist die Existenz von zwei Populationen von 35S rRNA-Genen: aktiv transkribierte und transkriptionell inaktive Gene, die in unterschiedlichen Chromatinstrukturen vorliegen. W?hrend aktiv transkribierte rRNA-Gene nahezu frei von Nukleosomen sind und stattdessen vom HMG-Box-Protein Hmo1 gebunden werden, ist die Aufrechterhaltung eines Anteils inaktiver 35S rRNA-Gene entscheidend für die genomische Stabilit?t unter bestimmten Bedingungen. Unser übergeordnetes Ziel ist es, eine umfassende molekulare Beschreibung des Chromatins in verschiedenen Transkriptionszust?nden zu entwickeln. Dazu analysieren wir Chromatinver?nderungen w?hrend der Transkription und untersuchen die Mechanismen, die an der Etablierung, Aufrechterhaltung und Ver?nderung von Chromatin beteiligt sind. | |
Ribosome Maturation
 | [P.Milkereit / H.Tschochner / A.Griesenbeck] Ribosome MaturationRibosomen katalysieren die ?bersetzung von mRNA in Proteine. Dadurch spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Genexpression, dem Zellwachstum und dem Fortschreiten des Zellzyklus. Ribosomen sind gro?e Ribonukleo-Protein-Komplexe (RNP), die aus ribosomaler RNA (rRNA) und einer gro?en Anzahl (>50) von ribosomalen Proteinen (r-Proteinen) bestehen. ? |
| In den letzten Jahren wurden detaillierte Erkenntnisse über die 3D-Organisation von rRNA und r-Proteinen in reifen Ribosomen gewonnen. Darüber hinaus wurde deutlich, dass ein erheblicher Teil des Genoms eines einzelligen Eukaryoten (B?ckerhefe S. cerevisiae) für Faktoren kodiert, die für die Herstellung von Ribosomen erforderlich sind. Anhand der Hefe als Modellsystem untersuchen wir mit verschiedenen in vivo und in vitro Ans?tzen die Zusammenh?nge zwischen wichtigen Prozessen in der eukaryotischen Ribosomenbiogenese, n?mlich der RNA-Synthese, der RNA-Verarbeitung, der RNA-Faltung, dem RNP-Aufbau und dem intrazellul?ren Transport von RNP-Vorl?ufern. | |
Prof. Neva Caliskan - 27.02.2025 08:13 
