Bern: Berner Forschung erhält Millionen für tRNA-Projekt
Ein Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Bern erhält knapp zehn Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat. 2,5 Millionen davon gehen nach Bern.
Die ERC Synergy Grants gehören zu den renommiertesten Förderinstrumenten des Europäischen Forschungsrats (ERC). Sie werden im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms «Horizon Europe» der Europäischen Union vergeben. Von den insgesamt 957 Gesuchen, die im Rahmen des ERC-Synergy-Grant-Call 2026 eingereicht wurden, wurden rund 5 Prozent zur Förderung ausgewählt.
Spitzenforschung dank gebündelter Expertise
Mit ERC Synergy Grants werden kleine Gruppen von zwei bis vier Forschenden unterstützt, die gemeinsam herausfordernde Forschungsfragen bearbeiten, die von einzelnen Forschungsgruppen allein nicht untersucht werden könnten. Die Grants ermöglichen es den Forschenden, ihre Projekte über einen Zeitraum von sechs Jahren durchzuführen. Das Projekt «LifeOfTRNA» erhält insgesamt fast 10 Millionen Euro.
Davon entfallen 2.5 Millionen Euro auf die Forschungsgruppe von Prof. Sebastian Leidel am Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie (DCBP) der Universität Bern. Professor Leidel ist als gleichberechtigter Principal Investigator am Projekt beteiligt. «Wir freuen uns sehr, dass Sebastian Leidel mit seinem Team seine Expertise in dieses international bedeutende Forschungsprojekt einbringt», sagt Prof. Nadja Mercader, designierte Vizerektorin Forschung und Innovation der Universität Bern.
«Der ERC Synergy Grant bestätigt die Exzellenz seiner Forschungsgruppe und den wichtigen Beitrag der Universität Bern zum Verständnis grundlegender Prozesse in menschlichen Zellen.»
Die Rolle von tRNAs bei der Proteinproduktion untersuchen
Proteine übernehmen im menschlichen Körper fast alle Aufgaben. Für ihre Herstellung nutzen Zellen die in der DNA gespeicherte genetische Information. Ribosomen lesen diese Information und setzen Proteine aus einzelnen Bausteinen, den Aminosäuren, zusammen.
Sebastian Leidel erklärt den Vorgang anhand einer Analogie: «Vereinfacht gesagt, ist die DNA der Bauplan, das Ribosom die Produktionsmaschine und die tRNA – die Transfer-RNA – der Lieferdienst. Sie bringt die benötigten Aminosäuren zum Ribosom, wo diese in der richtigen Reihenfolge zu einem Protein zusammengesetzt werden.» Damit die tRNAs ihre Aufgabe erfüllen können, werden sie nach ihrer Herstellung an bestimmten Stellen chemisch verändert. Diese sogenannten tRNA-Modifikationen helfen ihnen, die richtige Form einzunehmen und ihre Bausteine zuverlässig zum Ribosom zu bringen.
Fehlen diese Modifikationen, ist die Funktion der tRNA beeinträchtigt und kann dazu führen, dass die Proteinproduktion verlangsamt oder fehlerhaft wird.
Auf dieser Grundlage untersucht das internationale Forschungsteam drei zentrale Fragen: Wie beeinflussen tRNA-Modifikationen die Struktur und Stabilität von tRNAs? Wie prägen sie die Wechselwirkungen zwischen tRNAs und anderen Molekülen? Und wie wirken sie sich auf die Proteinproduktion und die Funktionsweise von Zellen aus?
Die vier Forschungsgruppen kombinieren biochemische und zelluläre Experimente mit Strukturbiologie, hochauflösender Sequenzierung und computergestützter Modellierung. «Jede der vier Forschungsgruppen bringt eine andere Perspektive und spezialisierte Methoden ein», sagt Leidel. «Durch die Verbindung dieser Ansätze können wir tRNA-Modifikationen auf verschiedenen Ebenen untersuchen – von einzelnen chemischen Veränderungen bis zu ihren Auswirkungen auf Ribosomen und ganze Zellen.»
«Ribosomen-Profiling» in lebenden Zellen
Das Berner Team unter der Leitung von Sebastian Leidel untersucht, wie tRNA-Modifikationen die Proteinproduktion und die Funktion menschlicher Zellen beeinflussen. Dazu erzeugen die Forschenden Zelllinien, in denen einzelne Enzyme fehlen, die für die chemische Modifizierung von tRNAs verantwortlich sind. Anschliessend analysieren sie, wie sich dies auf die tRNAs, die Ribosomen und die Proteinproduktion auswirken.
«Wir nutzen hierfür seit vielen Jahren hochauflösende Sequenzierverfahren und das sogenannte Ribosomen-Profiling», erklärt Leidel. Er ergänzt: «Wichtige Vorarbeiten in diesem Zusammenhang wurden im Rahmen des inzwischen abgeschlossenen Nationalen Forschungsschwerpunkt NCCR RNA & Disease des Schweizerischen Nationalfonds geleistet.» Die Sequenzierverfahren machen sichtbar, welche RNA-Moleküle in einer Zelle vorhanden sind und welche genetischen Informationen für die Proteinproduktion genutzt werden.
Beim Ribosomen-Profiling wird untersucht, welche genetischen Anweisungen die Ribosomen gerade lesen, wie schnell sie dabei vorankommen und an welchen Stellen die Proteinproduktion ins Stocken gerät.
«Mit diesen Methoden können wir nachvollziehen, wie sich das Fehlen bestimmter tRNA-Modifikationen auf die Proteinproduktion auswirkt», sagt Leidel. «So können wir molekulare Modifizierung an tRNAs mit Veränderungen in der Funktion ganzer Zellen in Verbindung bringen. Solche Prozesse spielen auch bei vielen degenerativen Erkrankungen eine Rolle. Wir hoffen, dass unsere Forschung hier einen konkreten Beitrag zu einem besseren Verständnis von Krankheitsmechanismen leisten kann», sagt Leidel abschliessend.
Das Projekt «LifeOfTRNA» beginnt voraussichtlich im Mai 2027 und wird sechs Jahre dauern. Es wird von Prof. Dr. Sebastian Glatt von der Veterinärmedizinischen Universität Wien, Prof. Dr. Janusz Bujnicki vom Internationalen Institut für Molekular- und Zellbiologie in Warschau, Prof. Dr. Sebastian Leidel von der Universität Bern und Dr. Carine Tisné vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) geleitet.
Das Projekt LifeOfTRNA untersucht, wie chemische Modifikationen die Form, Stabilität und Wechselwirkungen von tRNAs sowie die Proteinproduktion in menschlichen Zellen beeinflussen. Die Forschenden kombinieren hochauflösende Sequenzierung, Ribosomen-Profiling, Kernspinresonanz, Kryo-Elektronenmikroskopie, biochemische und zelluläre Methoden sowie computergestützte Modellierung.
Über Prof. Dr. Sebastian Leidel
Sebastian Leidel ist Professor für RNA-Biochemie am Department für Chemie, Biochemie und Pharmazie (DCBP) der Universität Bern. Seine Forschung befasst sich mit den Funktionen von tRNA-Modifikationen in lebenden Zellen und deren Einfluss auf die Proteinproduktion. Mit hochauflösendem Ribosomen-Profiling, direkter RNA-Sequenzierung und weiteren sequenzierungsbasierten Methoden untersucht seine Forschungsgruppe, wie diese Modifikationen die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Proteinproduktion sowie die Funktionsweise von Zellen beeinflussen.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Analyse der Proteinproduktion in den Mitochondrien. Leidel ist Mitglied der Academia Europaea und erhielt einen ERC Starting Grant.
Chemie, Biochemie und Pharmazie: Von Molekülen zu Materialien und Arzneimitteln Am Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie (DCBP) der Universität Bern erforschen mehr als 20 Dozierende und ihre Forschungsgruppen das gesamte Spektrum der Molekularwissenschaften. Das DCBP verbindet Chemie, Biochemie und Pharmazie und schafft damit Brücken zwischen Fachgebieten, die eng miteinander verknüpft sind. Die Forschung umfasst unter anderem molekulare Synthese, Katalyse und Materialwissenschaften sowie die Untersuchung biologischer Prozesse.
Ein Schwerpunkt liegt auf der RNA und ihrer Rolle bei der Genregulation. Dabei verbindet das DCBP Grundlagenforschung mit Fragen zu Gesundheit und Krankheit, unter anderem im Rahmen des langjährigen Engagements im NCCR RNA & Disease und dessen Nachfolgenetzwerk RNA (SIRD). Die Berner Forschenden entwickeln ebenfalls nachhaltige Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffen sowie neue Technologien für deren gezielte und kontrollierte Abgabe.
Mit seiner Expertise leistet das DCBP einen wichtigen Beitrag zur Forschungslandschaft der Universität Bern an der Schnittstelle von Molekülen, Materialien, Leben und Arzneimitteln.
NCCR RNA & Disease – Die Rolle von RNA in Krankheitsmechanismen
Der Nationale Forschungsschwerpunkt (NFS) «RNA & Disease» erforschte eines der wichtigsten Moleküle des Lebens: RNA (Ribonukleinsäure). RNA spielt bei zahlreichen lebenswichtigen Prozessen eine zentrale Rolle und ist in ihren Funktionen wesentlich komplexer, als lange angenommen wurde. So trägt RNA beispielsweise dazu bei, die Bedingungen festzulegen, unter denen einzelne Gene in einer Zelle aktiviert werden oder inaktiv bleiben.
Störungen dieser Genregulation können zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, neurologischen Erkrankungen und Stoffwechselerkrankungen beitragen.
Im NFS arbeiteten Schweizer Forschungsgruppen zusammen, die verschiedene Aspekte der RNA-Biologie untersuchten. Indem sie erforschten, welche Regulationsmechanismen bei Krankheiten gestört sind, wollten die Forschenden neue therapeutische Angriffspunkte identifizieren. Die Universität Bern war die federführende Institution, die ETH Zürich war als Co-Leitinstitution beteiligt.
Der NFS wurde vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützt und ist inzwischen abgeschlossen.
