Dokument: RNA: Regulatory information in human disease and viral infection

Titel:	RNA: Regulatory information in human disease and viral infection
Weiterer Titel:	RNA: Regulatorische Information bei humanen Krankheiten und viralen Infektionen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58244
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20211214-092805-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Müller, Lisa [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 43,50 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.12.2021 / geändert 03.12.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Schaal, Heiner [Gutachter] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	RNA mediates the flow of information between DNA and protein synthesis but also carries regulatory information required in a plethora of biological processes. Therefore, the precise regulation of its processing is necessary. A central step in pre-mRNA processing, especially in eukaryotes, is splicing. The spliceosome, a large, macromolecular machinery, removes introns from the pre-mRNA and ligates exons. This orchestrated process is tightly regulated and in particular, requires the precise recognition of the 3’ and 5’ splice sites at the exon/intron borders. The recognition of the splice sites can be supported or repressed by splicing regulatory elements that offer binding sites for splicing regulatory proteins. This regulation is carried out in a position-dependent manner, which is in particular important when two competing splice sites are located in proximity. Single point mutations in these splicing regulatory elements or the splice sites themselves can drastically change the splicing outcome and can contribute to human pathogenic diseases. Therefore, reliable prediction and robust modeling of the splicing outcome by bioinformatics could aid the evaluation of mutations affecting splicing in human genetic diagnostics. RNA as an information store of genetic information is also exploited by viruses and at the same time serves to transmit this information. Despite their limited genome size, all viruses have acquired features during evolution to extract maximum information from the limited genome for a complex viral proteome necessary for successful replication. These features, for example, include extensive alternative splicing using the eukaryotic host cellular splicing machinery to enable the translation of downstream open reading frames, as in the case of HIV-1, or discontinuous transcription in the case of SARS-CoV-2. A balanced regulation of HIV-1 alternative splicing by splicing regulatory elements is highly crucial for successful viral replication and can thus be potentially targeted for novel antiviral approaches. In the light of the SARS-CoV-2 pandemic, a global effort for the simultaneous search for novel antiviral approaches as well as prophylactic vaccinations was made and successfully put in place. To further the understanding of the viral pathogenesis and the immunological features of SARS-CoV-2, infection-based assays and the assessment of the humoral immune response to infection and vaccination are important pillars. RNA vermittelt den Informationsfluss zwischen DNA und Proteinsynthese, trägt jedoch auch regulatorische Informationen, die zu einer Vielzahl von biologischen Prozessen beitragen. Daher ist eine präzise Regulierung der RNA Prozessierung notwendig. Ein wichtiger Schritt dabei, insbesondere bei Eukaryoten, ist das Spleißen. Das Spleißeosom entfernt Introns aus der prä-mRNA und ligiert Exons. Dieser Prozess ist streng reguliert und erfordert insbesondere eine präzise Erkennung der 3'- und 5'-Spleißstellen an den Exon/Intron-Grenzen. Die Erkennung der Spleißstellen kann durch spleißregulatorische Elemente unterstützt oder unterdrückt werden, die Bindungsstellen für spleißregulatorische Proteine bereitstellen. Diese Regulation ist positionsabhängig, was besonders wichtig ist wenn zwei konkurrierende Spleißstellen in unmittelbarer Nähe sind. Einzelne Punktmutationen in diesen spleißregulatorischen Elementen oder in Spleißstellen selbst können das Spleißergebnis stark verändern und zu humanpathogenen Krankheiten beitragen. Daher ist eine verlässliche Vorhersage und robuste Modellierung des Spleißergebnisses durch Bioinformatik bei der Bewertung von Mutationen in der humangenetischen Diagnostik hilfreich. RNA als Speichermedium der genetischen Information wird auch von Viren genutzt und dient gleichzeitig der Informationsübertragung. Trotz ihrer begrenzten Genomgröße haben Viren im Laufe der Evolution Merkmale erworben, um ein Maximum an Information für ein komplexes virales Proteom zu extrahieren, das für eine erfolgreiche Replikation notwendig ist. Zu diesen Merkmalen gehört, wie im Fall von HIV-1, extensives alternatives Spleißen unter Verwendung der eukaryotischen Wirtszell-Spleißmaschinerie, um die Translation nachgeschalteter offener Leserahmen zu ermöglichen, oder diskontinuierliche Transkription im Fall von SARS-CoV-2. Eine ausgewogene Regulation des alternativen Spleißens von HIV-1 durch spleißregulatorische Elemente ist wichtig für die virale Replikation und kann daher potenziell für neuartige antivirale Ansätze genutzt werden. Vor dem Hintergrund der SARS-CoV-2-Pandemie wurde weltweit gleichzeitig an neue antivirale Ansätze sowie prophylaktischen Impfstoffe geforscht, die nun im Einsatz sind. Um die virale Pathogenese und die immunologischen Eigenschaften von SARS-CoV-2 besser zu verstehen, sind infektionsbasierte Assays und die Bewertung der humoralen Immunantwort auf Infektion und Impfung ein wichtiges Werkzeug.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	14.12.2021
Dateien geändert am:	14.12.2021
Promotionsantrag am:	11.08.2021
Datum der Promotion:	24.11.2021