Interview mit den Erstautor*innen Lisa Martina und Michal Malszycki

In unserer Interviewserie blicken wir hinter die Kulissen der Forschung.

Lisa und Michal, in eurer aktuellen Arbeit geht es um nukleare Speckles. Was fasziniert euch daran – gab es vielleicht einen bestimmten Moment, oder eine Idee, die euch denken ließ: „Das muss ich verstehen“?

Lisa: Schon seit meiner Zeit an der Universität fasziniert mich die Molekularbiologie. Am meisten in ihren Bann gezogen hat mich die Größenordnung der Objekte, die wir untersuchen: Sie sind so klein, dass man sie nicht sehen kann, aber gleichzeitig so filigran, komplex und lebenswichtig. Als ich von der Theorie zur Praxis überging, wurde diese Faszination für mikroskopische (und nanoskopische) Objekte auch zu einer Herausforderung. Anfangs fiel es mir schwer, meine Daten ohne visuelle Hilfe zu interpretieren. Ich finde Speckles spannend, weil sie diese beiden Aspekte vereinen: Man kann sie im Mikroskop leicht erkennen, doch in ihnen verbirgt sich ein Universum aus Proteinen und RNA, mit dem man experimentieren kann, das man aber nicht sehen kann.

Michał: Als ich ins Labor kam, untersuchten Tugce und Ibrahim zwei ungewöhnliche Proteine, SON und SRRM2, die sie gerade als strukturellen Kern von Kernspeckles identifiziert hatten. Als Nebenprojekt (zunächst) baten sie mich, ihre Evolutionsgeschichte zu erforschen. Was ich herausfand, war außergewöhnlich. Beide Proteine waren riesig und bestanden größtenteils aus unstrukturierten Wiederholungen, die sie durch die Erweiterung eines einzigen Exons angesammelt hatten. Ich kenne kein anderes menschliches Gen, das so ist. Das hat mich natürlich dazu gebracht, verstehen zu wollen, was da vor sich geht.

Wenn du einem Laien in 30 Sekunden erklären müsstest, was „ Speckles“ sind – was sind sie, und was versteht man oft an ihnen falsch?

Lisa: Speckles oder Kernsprenkel sind membranlose Organellen, die etwa 20–25 % des Kernvolumens von Amnioten-Zellen einnehmen. Vor unserer Veröffentlichung bezeichneten Forscher*innen sie hauptsächlich als Speichereinheiten für Transkriptions- und Spleißfaktoren, während wir zeigen, dass sie eine aktivere Rolle beim Spleißen spielen. Sie helfen die Bindung von Spleißfaktoren zu koordinieren, die bestimmen, welche Spleißstellen verwendet werden.

Was war die ursprüngliche Frage oder Beobachtung, die dieses Projekt ins Rollen gebracht hat – und hat sich der Fokus im Laufe der Datenerhebung verändert?

Lisa: Der Weg zu diesem Paper war ziemlich unkonventionell. Es begann damit, dass andere Laborkolleg*innen versuchten, einen zuvor falsch zugeordneten Antikörper zu charakterisieren. Dieser stellte sich als gegen SRRM2 gerichtet heraus. Im Anschluss an diese unerwartete Entdeckung gelang es dem Labor, die Kernproteine der Speckles – SON und SRRM2 – zu identifizieren. Dies war eine wichtige Entdeckung, da sie die Untersuchung der Funktionen der Speckles ermöglichte, die zuvor aufgrund fehlenden Wissens über ihre Zusammensetzung behindert worden war.

Michał: Nachdem unser Labor die Kernkomponenten der nukleären Speckles identifiziert hatte, lagen die nächsten Schritte auf der Hand: Wir wollten endlich die Fragen beantworten, die sich seit der Entdeckung der Speckles vor über einem Jahrhundert angehäuft hatten. Zunächst konzentrierten wir uns auf ihre molekulare Funktion. Als wir jedoch feststellten, dass sie sich erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt haben, verlagerten wir unseren Fokus. Während man bisher davon ausging, dass Speckles in Eukaryoten universell vorkommen, fanden wir heraus, dass Speckles und die von ihnen koordinierte Genarchitektur erst bei Landwirbeltieren entstanden sind. Das bedeutet, dass vieles, was wir über die RNA-Verarbeitung aus Hefe oder Fruchtfliegen lernen, nicht vollständig auf den Menschen übertragbar ist.

Speckles lassen sich aus ganz unterschiedlichen Blickwinkeln untersuchen. Was war eure Strategie, um ihre Funktionen zu ergründen?

Lisa: Nachdem die Kernproteine identifiziert worden waren, war es möglich, Zelllinien zu erstellen, in denen eines oder beide dieser Proteine gezielt entfernt werden konnten. Dadurch erhielten wir ein Werkzeug, um Speckles zu stören und aufzulösen und die Folgen dieser Störung zu untersuchen. Da ihr Umfang ziemlich groß ist, konnten wir eine breite Palette an Techniken anwenden, sowohl bildgebende als auch sequenzbasierte.

Michał: Um ehrlich zu sein, haben wir alles ausprobiert. Wir wollten das Gesamtbild erfassen und haben zunächst untersucht, was passiert, wenn die Proteine entfernt werden, die die Speckles zusammenhalten. Anschließend widmeten wir uns der Genomorganisation, der Transkription und der RNA-Verarbeitung. Anschließend führte Ibrahim eine beeindruckende computergestützte Analyse aller eukaryotischen Genome durch, um den Zusammenhang zwischen der Genom-Evolution und der Entstehung von Speckles zu untersuchen. Ich klonte das Speckle-Kernprotein und exprimierte es in menschlichen sowie in Speckle-freien Fischzellen. Damit konnte ich testen, ob diese Speckles bilden können. Lisa entwarf und führte ein geniales Experiment durch, bei dem sie die Mobilität von Chromatin in lebenden Zellen mit oder ohne Speckles mikroskopisch verfolgte. In der Veröffentlichung gibt es noch viel mehr.

Ihr beide habt eng zusammengearbeitet – untereinander, aber auch mit mehreren Partnern außerhalb des Instituts. Was habt ihr getan, um euch im Alltag abzustimmen, und was würdet ihr beim nächsten Mal anders machen?

Lisa: Michal und ich sind sehr unterschiedliche Menschen, was die Arbeit angeht. Ich bin ein Morgenmensch, er ist am Nachmittag aktiver. Ich organisiere meine Arbeit Wochen im Voraus, er ist flexibler. Der entscheidende Faktor war, diese Unterschiede nicht als Hindernis zu sehen, sondern sie zu unserem Vorteil zu nutzen. So hatte ich beispielsweise kein Problem damit, früh im Labor zu sein, um ein Experiment zu beginnen, und Michal hatte kein Problem damit, länger zu bleiben, um es abzuschließen. Während des Überarbeitungsprozesses half uns seine Anpassungsfähigkeit, vor allem in Fällen, in denen etwas nicht wie erwartet funktionierte, ohne dass wir in Panik gerieten.

Wenn man mal einen Schritt zurücktritt von diesem Projekt – welcher Teil der wissenschaftlichen Arbeit fühlt sich für euch persönlich am sinnvollsten an? 

Lisa: Ich finde es ehrlich gesagt spannend: Es ist wie eine Schatzsuche, und am Ende löst man ein kleines Rätsel.

Michał: Stimmt. Es wird nie langweilig und ist selten monoton. Aber was ich mir wirklich wünsche, ist, dass es nicht nur interessant, sondern auch wirklich nützlich für andere ist. Ich hoffe, dass wir mit unserer Arbeit eine Grundlage geschaffen haben, um nicht nur die RNA-Verarbeitung besser zu verstehen, sondern auch ihre Rolle bei Krankheiten. Es gibt bereits Veröffentlichungen, die nukleäre Speckles funktionell mit Krebserkrankungen und Entwicklungsstörungen in Verbindung bringen. 

Blick in die Zukunft: Was ist die wichtigste offene Frage zu Speckles, die eure Studie aufwirft? 

Michał: In dieser Arbeit haben wir im Wesentlichen beschrieben, was Speckles sind, welche Hauptfunktion sie haben und wie sie sich entwickelt haben. Doch viele Fragen bleiben unbeantwortet. Was ihre materiellen Eigenschaften angeht, haben wir erst an der Oberfläche gekratzt. Würden wir besser verstehen, wie sie zusammengehalten werden und wie ihre innere Struktur aussieht, könnten wir möglicherweise lernen, sie zu modulieren und somit auch die Zellfunktionen zu beeinflussen.

Lisa: Meiner Meinung nach ist die Untersuchung von Speckles in Zelllinien anderer Tiere am interessantesten. Wir haben bereits damit begonnen, die Evolution der Speckles bei Primaten, Fischen, Fruchtfliegen und Schildkröten zu untersuchen. Eine detailliertere Analyse ihrer Funktionen in diesen und weiteren Organismen wäre jedoch von großem Interesse und Bedeutung.