Ela Grunert Alter – Seit 1987, zunächst als Postdoktorand in Berkeley und später als Fakultätsmitglied am MRC in Cambridge und Seattle, habe ich die strukturellen Grundlagen der RNA-Funktion, der Protein-RNA-Erkennung und der RNA-Kleinmolekül-Erkennung untersucht. Ich habe die molekularen Grundlagen menschlicher Krankheiten untersucht und nach neuen therapeutischen Wegen zur Behandlung von Infektionskrankheiten gesucht, indem ich die RNA-Strukturen und RNA-Protein-Komplexe untersucht habe, die an der Genexpression in Eukaryoten und RNA-Viren beteiligt sind.
Einige meiner vielen Errungenschaften umfassen die ersten Strukturen der beiden größten Familien von RNA-bindenden Proteinen, die Bestimmung der Strukturen der beiden häufigsten Bausteine der RNA-Sekundärstruktur und sehr frühe Studien der RNA- und Proteindynamik. Neue spektroskopische NMR-Techniken wurden von uns für diese Studien entwickelt und implementiert, oft Jahre vor anderen Forschern.
Die Verwendung der Daten, die wir über die strukturellen Grundlagen von Krankheiten sammeln, ist eines meiner laufenden Forschungsinteressen. Ich habe dies während meiner Tätigkeit als Akademiker, Berater und als Gründer eines börsennotierten Biotechnologieunternehmens getan. Insbesondere arbeite ich seit 1991 an diesem Problem, und meine jüngsten Ergebnisse sind recht ermutigend:
Wir haben Inhibitoren von Protein-RNA-Wechselwirkungen mit niedriger pikomolarer Bindungsaktivität, bemerkenswerter Selektivität und zellulärer Wirksamkeit gefunden, die den von der FDA zugelassenen Virostatika ähnlich sind. Mein Ziel ist es hier, einen allgemeinen Überblick über unsere bisherigen Forschungsbemühungen zu geben und einige besonders nützliche Referenzen hervorzuheben; eine umfassendere Bibliographie finden Sie in meinem vollständigen Lebenslauf.
Für meine Dissertation, die sich mit der RNA-Struktur befasst, habe ich die Kernspinresonanz eingesetzt, um die bisher unbekannten strukturellen Bestandteile der RNA abzuleiten, die die Bausteine der komplexesten RNA-Strukturen sind. Nachdem ich als Postdoc die Strukturen von zwei der häufigsten RNA-Bauteile herausgefunden hatte, setzte ich meine Forschung in Cambridge fort, wo mein Team und ich die Besonderheiten anderer RNAs untersuchten, einschließlich des Stem-Loop- und des genomischen Dimerisierungselements in HIV TAR und der Elemente in der menschlichen Telomerase.
Jüngste Arbeiten, die die Gültigkeit des von uns vorgeschlagenen Prozesses bestätigen und sogar einige unserer Linien ausleihen, um ihre Beobachtungen zu erklären, stammen aus unserer Analyse des GU-Wobble-Paares, das von der tRNAAla-Synthetase eindeutig erkannt wird, um eine spezifische Aufladung von tRNAAla zu erreichen.
Wir arbeiten derzeit daran, die Struktur einer paradigmatischen und hochkonservierten langen nichtkodierenden RNA, den Mechanismus, durch den eine Promotor-assoziierte lange RNA RNA-bindende Proteine rekrutiert, um die Transkription eines Proto-Onkogens zu aktivieren, und die Rolle einer RNA zu bestimmen Thermometer bei der Umgehung der Immunantwort bei N. meningitis.
Wir haben auch kernmagnetische Resonanz verwendet, um die Strukturen von RNA-Komplexen zu bestimmen, die von den beiden Hauptklassen von RNA-bindenden Proteindomänen in Eukaryoten abgeleitet sind, was zeigt, dass wir zu den ersten Gruppen gehörten, die die RNA-Protein-Erkennung mit hochauflösenden Strukturmethoden untersuchten. Fünfzehn oder zwanzig Jahre nach ihrem Abschluss sind einige meiner ehemaligen Studenten nun ordentliche Professoren an der ETH, dem University College London und der Universität Paris.
Ela Grunert Alter : 35 Jahre alt
Die U1A-Komplexstruktur veranschaulicht die präzise RNA-Erkennung durch ein RRM, die größte RNA-bindende Protein-Superfamilie. Die Regulation der Genexpression, die während der gesamten Entwicklung, Differenzierung und der zellulären Reaktion auf Wachstums- oder Entzündungssignale von entscheidender Bedeutung ist, wurde ebenfalls durch diese Studie beleuchtet. Ein Gutachter des Originalpapiers stellte fest, dass diese Arbeit „technisch eine wahre Tour de Force war“ und einen entscheidenden Bereich der Strukturbiologie einleitete, der später erheblich an Bedeutung gewonnen hat.
Die Struktur der doppelsträngigen RNA-Bindungsdomäne des Drosophila Staufen-Proteins lieferte ein fast umgekehrtes Paradigma, da sie die sequenzunabhängige, aber strukturspezifische Erkennung doppelsträngiger RNA veranschaulicht und Aufschluss über die RNA-Lokalisation im Gehirn und während der Embryonalentwicklung gibt.Unsere Untersuchung des U1A-Proteins veranlasste uns, die Strukturbiologie der 3′-End-Prozessierung und ihre Verbindung zur Transkription und zum RNA-Export/RNP-Zusammenbau zu untersuchen.
In letzter Zeit haben sich Forscher darauf konzentriert, zu bestimmen, wie RNA-bindende Proteine die mikroRNA-Verarbeitung und -Reifung steuern, um zu lernen, wie diese Schritte blockiert werden können, wenn sie zu Krankheiten beim Menschen führen.in meiner Bewerbung für eine Stelle an der Fakultät für Strukturbiologie menschlicher Krankheiten im Jahr 1991 erwähnte ich, dass es ein großes Potenzial für die Anwendung strukturbasierter Techniken gibt, um neue pharmazeutisch attraktive Inhibitoren der Aktivität von RNA und Protein-RNA-Komplexen zu entdecken.
Beispielsweise wird die transkriptionelle Verlängerung des HIV-Promotors durch einen neuartigen RNA-abhängigen Mechanismus reguliert, der unerschlossene Möglichkeiten für therapeutische Eingriffe bietet. Um peptidomimetische Medikamente zu finden, die die virale Replikation hemmen, charakterisierten wir zunächst die hochaufgelöste Struktur der TAR-RNA, die mit Peptiden verbunden ist, die aus dem Tat-Protein generiert wurden.
ich co gründete eine VC-unterstützte Biotech-Firma namens Ribotargets, die jetzt an der Londoner Börse als Vernalis bekannt ist, um diese Entdeckung zu kommerzialisieren. Außerdem war ich Mitbegründer eines gescheiterten italienischen Biotech-Unternehmens, das sich auf Kinasen und Matrix-Metallo-Proteasen konzentrierte, was ein völlig anderes Forschungsgebiet ist. Es wurde viel Arbeit in die Suche nach niedermolekularen Inhibitoren der Tat-Tar-Wechselwirkung und der HCV-Translationskontrollmechanismen gesteckt, aber die Forschung wurde vor der pharmazeutischen Entwicklung zurückgestellt, da der Vorstand entschieden hatte, sich auf chronische Erkrankungen statt auf Infektionskrankheiten zu konzentrieren.
Unsere Gruppe arbeitet seit ihrem Umzug nach Seattle an der peptidomimetischen Chemie, und wir haben gerade Verbindungen gefunden, die eine antivirale Wirksamkeit haben, die in der Größenordnung aktueller Virostatika liegt und insbesondere die virale Transaktivierung in Zellen hemmt. Durch Erhöhung der Bindungsaktivität im pikomolaren Bereich durch rationales Design bei gleichzeitiger Steigerung der Spezifität haben wir die antivirale Potenz auf Werte erhöht, die über denen liegen, die für AZT in Primärzellen gefunden wurden.
NMR-Fragment-basiertes Screening, eine Methode, die im Biotechnologiesektor Pionierarbeit geleistet hat, ist ein weiteres Werkzeug, das wir einsetzen, um eine neuartige Chemie kleiner Moleküle zu finden, mit der RNA gezielt angegriffen werden kann.In Zukunft hoffen wir, dieselbe Strategie anwenden zu können, um uns auf spezifische RNA-Strukturen zu konzentrieren, die in microRNA-Vorläufern vorhanden sind, die durch RNA-bindende Proteine identifiziert werden und so die Regulation der microRNA-Prozessierung unterstützen.
Die Überexpression einer Untergruppe von microRNAs wurde mit Krebs und Entzündungen in Verbindung gebracht; In diesen Fällen kann die Begrenzung der Effizienz, mit der diese microRNAs verarbeitet werden, helfen, diese Krankheiten zu lindern.
