EN | DE

Jun. Prof. Mathias Munschauer

LncRNA und Infektionsbiologie

Die Arbeitsgruppe von Mathias Munschauer untersucht RNA-Protein-Wechselwirkungen zwischen Wirt und Krankheitserreger in Infektionsprozessen. Sie arbeiten daran, die Funktionen und zugrunde liegenden Mechanismen der RNA während einer Infektion zu verstehen. Ihr Ziel ist es, mit diesem Wissen die Entwicklung wirtsgerichteter Therapeutika voranzutreiben.

Unsere Forschung

Viren sind eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Zu verstehen, welche Bestandteile in Wirtszellen eine Verbindung mit Virus-RNA eingehen und diese während eines Infektionsprozesses regulieren, ist essentiell wichtig, um verstehen zu können, wie Viren eine Wirtszelle kapern, wie sie Wirtsprozesse unterwandern und wie sie der angeborenen Immunabwehr entgehen können. Einblicke in die zugrunde liegenden molekularen Interaktionen und Mechanismen tragen zur Entwicklung neuartiger RNA-basierter Therapien bei.

Die Arbeitsgruppe von Mathias Munschauer arbeitet an der Erstellung einer Übersichtskarte der funktionell wichtigsten RNA-Protein-Interaktionen für spezifische Typen von RNA, von langen nicht-kodierenden RNAs (lncRNAs) bis hin zu viralen RNA-Genomen.

Bei ihrer Arbeit kombiniert das Team von Mathias Munschauer Technologien aus den Bereichen Biochemie, Genomik, Molekularbiologie und Bioinformatik. RNA-Antisense-Aufreinigung und Massenspektrometrie (RAP-MS) werden eingesetzt, um Momentaufnahmen von RNA-Protein-Interaktionen zu erstellen. Diese können anschließend mit Technologien wie RNA-seq, Ribo-seq und CLIP-seq funktionell seziert werden. Das übergeordnete Ziel der Arbeitsgruppe ist es, eine Karte der funktionell wichtigen RNA-Protein-Interaktionen während Infektionen zu erstellen, um die Entwicklung neuer wirtsgerichteter Therapeutika zu unterstützen.

Team-Mitglieder

Jens Ade

Jens Ade

Doktorand

Sabina Ganskih

Sabina Ganskih

Doktorandin

Yuanjie Wei

Yuanjie Wei

Doktorandin

Simone Werner

Simone Werner

Technische Assistentin

Forschungsprojekte

Um eindringende Krankheitserreger wirksam bekämpfen zu können, müssen die Wirtszellen in der Lage sein, ihre Genexpressionsprogramme schnell anzupassen und eine wirksame Wirtsreaktion einzuleiten. Zusätzlich zur Boten-RNA (mRNA) werden bei bakteriellen oder viralen Infektionen Tausende von so genannten langen nicht-kodierenden RNAs (lncRNAs) aktiv transkribiert und spezifisch reguliert. Obwohl lncRNAs ihren proteincodierenden Gegenstücken in Länge, Spleißstruktur und biochemischen Eigenschaften ähneln, dienen sie nicht als Vorlagen für die Proteinsynthese. Daher lassen sich ihre physiologischen Funktionen und biochemischen Mechanismen nur schwer zerlegen und sind in vielen Fällen nur unzureichend verstanden. 

 

Jüngste Durchbrüche im Bereich der DNA-Sequenzierungstechnologien führten zu der Erkenntnis, dass viele lncRNAs als Regulatoren verschiedener Genexpressionsprogramme fungieren, einschließlich der Wirtsabwehrreaktion auf Pathogene. Die Kenntnis hunderter, manchmal sogar tausender lncRNAs, die auf Krankheitserreger ansprechen, ist eine Fundgrube für die Entdeckung neuer Mechanismen der Genregulation und von Wirtsabwehrstrategien. 

 

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit der Entschlüsselung des genetischen Codes, der die Funktion der lncRNAs steuert. Dafür werden ihre molekularen Wechselwirkungen quantitativ erfasst. Außerdem werden die Sequenzmerkmale oder Strukturelemente analysiert, die diese Wechselwirkungen vermitteln. Ein weiteres Ziel ist die Klärung der Zusammensetzung von lncRNA-Komplexen und das Identifizieren biochemischer Interaktionen, die die Funktionen von lncRNA ermöglichen. 

Ein Ergebnis der bisherigen Forschung der Arbeitsgruppe ist die Erkenntnis, dass lncRNAs Proteine modulieren und ihre Fähigkeit zum Zusammenbau von Ribonukleoprotein-Komplexen höherer Ordnung kontrollieren können. Dieses Thema wird nun auf breiter Ebene vertiefend erforscht. Dabei werden modernste Technologien entwickelt und angewendet. Diese machen es möglich, direkte Interaktionen einzelner RNA-Spezies mit Proteinen hochpräzise zu erkennen und quantitativ zu erfassen – und können damit zur effizienteren Behandlung von Infektionskrankheiten beitragen.

Publikationen

2021

Atlas der SARS-CoV-2-RNA-Protein-Interaktionen in infizierten Zellen

Schmidt N, Munschauer M (2021)

BIOspektrum 27 (4): 376-379

The Zinc Finger Antiviral Protein ZAP Restricts Human Cytomegalovirus and Selectively Binds and Destabilizes Viral UL4/UL5 Transcripts

Gonzalez-Perez AC, Stempel M, Wyler E, Urban C, Piras A, Hennig T, Ganskih S, Wei Y, Heim A, Landthaler M, …, Erhard F, Brinkmann MM (2021)

mBio 12 (3)

2020

Control of human hemoglobin switching by LIN28B-mediated regulation of BCL11A translation

Basak A, Munschauer M, Lareau CA, Montbleau KE, Ulirsch JC, Hartigan CR, Schenone M, Lian J, Wang Y, Huang Y, …, Lander ES, Sankaran VG (2020)

Nature Genetics 52 (2): 138-145

The lncRNA lincNMR regulates nucleotide metabolism via a YBX1 - RRM2 axis in cancer

Gandhi M, Groß M, Holler JM, Coggins SA, Patil N, Leupold JH, Munschauer M, Schenone M, Hartigan CR, Allgayer H, Kim B, Diederichs S (2020)

Nature Communications 11: 3214

The SARS-CoV-2 RNA-protein interactome in infected human cells

Schmidt N, Lareau CA, Keshishian H, Ganskih S, Schneider C, Hennig T, Melanson R, Werner S, Wei Y, Zimmer M, …, Bodem J, Munschauer M (2020)

Nature Microbiology 6 (3): 339-353

2019

Context-specific regulation of cell survival by a miRNA-controlled BIM rheostat

Labi V, Peng S, Klironomos F, Munschauer M, Kastelic N, Chakraborty T, Schoeler K, Derudder E, Martella M, Mastrobuoni G, …, Rajewsky N, Rajewsky K (2019)

Genes & Development 33 (23-24): 1673-1687

2018

Ribosome Levels Selectively Regulate Translation and Lineage Commitment in Human Hematopoiesis

Khajuria RK, Munschauer M, Ulirsch JC, Fiorini C, Ludwig LS, McFarland SK, Abdulhay NJ, Specht H, Keshishian H, Mani DR, …, Carr SA, Sankaran VG (2018)

Cell 173 (1): 90-103

The NORAD lncRNA assembles a topoisomerase complex critical for genome stability

Munschauer M, Nguyen CT, Sirokman K, Hartigan CR, Hogstrom L, Engreitz JM, Ulirsch JC, Fulco CP, Subramanian V, Chen J, …, Carr SA, Lander ES (2018)

Nature 561 (7721): 132-136

Nuclear lncRNA stabilization in the host response to bacterial infection

Munschauer M, Vogel J (2018)

The EMBO Journal 37 (13): 99875

New insights into the cellular temporal response to proteostatic stress

Rendleman J, Cheng Z, Maity S, Kastelic N, Munschauer M, Allgoewer K, Teo G, Zhang YB, Lei A, Parker B, …, Choi H, Vogel C (2018)

eLife 7: 39054

2017

Developmentally-faithful and effective human erythropoiesis in immunodeficient and Kit mutant mice

Fiorini C, Abdulhay NJ, McFarland SK, Munschauer M, Ulirsch JC, Chiarle R, Sankaran VG (2017)

American Journal of Hematology 92 (9): 513-

2016

Systematic mapping of functional enhancer-promoter connections with CRISPR interference

Fulco CP, Munschauer M, Anyoha R, Munson G, Grossman SR, Perez EM, Kane M, Cleary B, Lander ES, Engreitz JM (2016)

Science 354 (6313): 769-773

2015

Comprehensive Protein Interactome Analysis of a Key RNA Helicase: Detection of Novel Stress Granule Proteins

Bish R, Cuevas-Polo N, Cheng Z, Hambardzumyan D, Munschauer M, Landthaler M, Vogel C (2015)

Biomolecules 5 (3): 1441-66

2014

MOV10 Is a 5' to 3' RNA helicase contributing to UPF1 mRNA target degradation by translocation along 3' UTRs

Gregersen LH, Schueler M, Munschauer M, Mastrobuoni G, Chen W, Kempa S, Dieterich C, Landthaler M (2014)

Molecular Cell 54 (4): 573-85

Differential protein occupancy profiling of the mRNA transcriptome

Schueler M, Munschauer M, Gregersen LH, Finzel A, Loewer A, Chen W, Landthaler M, Dieterich C (2014)

Genome Biology 15 (1): 15

High-resolution profiling of protein occupancy on polyadenylated RNA transcripts

Munschauer M, Schueler M, Dieterich C, Landthaler M (2014)

Methods 65 (3): 302-9

2013

Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency

Memczak S, Jens M, Elefsinioti A, Torti F, Krueger J, Rybak A, Maier L, Mackowiak SD, Gregersen LH, Munschauer M, …, Le Noble F, Rajewsky N (2013)

Nature 495 (7441): 333-8

Identification of LIN28B-bound mRNAs reveals features of target recognition and regulation

Graf R, Munschauer M, Mastrobuoni G, Mayr F, Heinemann U, Kempa S, Rajewsky N, Landthaler M (2013)

RNA Biology 10 (7): 1146-59

2012

The mRNA-bound proteome and its global occupancy profile on protein-coding transcripts

Baltz AG, Munschauer M, Schwanhäusser B, Vasile A, Murakawa Y, Schueler M, Youngs N, Penfold-Brown D, Drew K, Milek M, …, Dieterich C, Landthaler M (2012)

Molecular Cell 46 (5): 674-90

FMRP targets distinct mRNA sequence elements to regulate protein expression

Ascano M, Mukherjee N, Bandaru P, Miller JB, Nusbaum JD, Corcoran DL, Langlois C, Munschauer M, Dewell S, Hafner M, …, Ohler U, Tuschl T (2012)

Nature 492 (7429): 382-6

2010

Transcriptome-wide identification of RNA-binding protein and microRNA target sites by PAR-CLIP

Hafner M, Landthaler M, Burger L, Khorshid M, Hausser J, Berninger P, Rothballer A, Ascano M, Jungkamp A, Munschauer M, …, Zavolan M, Tuschl T (2010)

Cell 141 (1): 129-41

PAR-CliP--a method to identify transcriptome-wide the binding sites of RNA binding proteins

Hafner M, Landthaler M, Burger L, Khorshid M, Hausser J, Berninger P, Rothballer A, Ascano M, Jungkamp A, Munschauer M, …, Zavolan M, Tuschl T (2010)

Journal of Visualized Experiments (41): 2034