The Wonderful World of RNA DNA RNA protein

Complexity of RNA Folding 1 strand 4 building blocks Basic structural element: double helix RNA folds back and forms Non-Watson Crick base pairs base triples Loop–loop, -single strand, -helix, helix - helix interactions The shape of an RNA molecule determines its function

RNA Base Pairs G C A U G U G A G A

I. RNA tetraloops Abundant in Nature Fullfill many structural and functional roles 16S rRNA: Of all loops > 50% are tetraloops Most are UNCG or GNRA Tetrahymena ribozyme

II. Cis-regulating elements of poliovirus Single stranded RNA genome 7440 nt Geachte commissieleden Graag wil ik u bedanken voor de mogelijkheid om mijn pionier voorstel toe te lichten. De beschikbaarheid van de informatie van het erfelijk materiaal van verschillende organismen, en binnenkort ook dat van de mens betekent het begin van een nieuwe revolutie binnen de wetenschap. Tegelijkertijd ontwikkelingen toenemende mate besef dat de kennis van DNA sequenties alleen onvoldoende inzicht verschaft. Een levend wezen, een cel, bestaat bij de gratie van de interacties tussen alle moleculen Analogie ordening periodiek systeem Mendelev => Mogelijkheid voor systhematisch onderzoek, leggen van verbanden, toetsen van hypotheses, en het voorspellen van reactiviteit en chemische reacties. Mijn Pionier voorstel heeft ten doel cruciale factoren te bestuderen in signaal-transductie paden en gen regulatie. De cruciale factor in deze cellulaire processen is de assemblage van actieve complexen op het juiste moment. Vele componenten, opbouw gereguleerd door eiwitherkennings domeinen Deze domeinen en hun interacties is het onderwerp van mijn onderzoek.

Poliovirus 5´-UTR cloverleaf structure Aim: To characterize the stem-loop D - 3CD interaction by using in vivo SELEX.

In vivo selection of randomly generated mutants A-U U U-G U-A G C G-C polio wild type sequence N-N N U-A G-C N-N N U-A G-C In vivo production of virus mutants random pool of 48 = 65536 possible sequences 22 different selected sequences

Structures of UNCG and GNRA loops differ anti syn U G anti G A Du et al., 2003 Heus and Pardi, 1991

GCUA loop adopts a YNMG tetraloop configuration UACG loop U A C G GAAA loop GCUA loop

• Role in biological processes: - replication initiation II. RNA pseudoknots • Occur in virtually all classes of RNA • Role in biological processes: - replication initiation - translational control - ribosomal frameshifting - core formation in larger RNAs

RNA pseudoknot formation

Ribosomal frameshifting SRV-1 genome overlapping region

NMR-derived structure of SRV-1 RNA pseudoknot

Guanine Riboswitch G ON OFF Guanine absent Guanine present Guanine

Structural Differences P2-P3 interaction in both the free form and complex P3 arm P2 arm Disordered base pairs in free aptamer Base pairs in free form and complex Flexible 5-residue “lid” P1 arm

Importance for riboswitching