05.09.2023, 10:00 Uhr

Universität Wien
Währinger Str. 17
3. Stock, Raum 318

Titel: „Improved Algorithms for RNA Folding Paths“

Kurzfassung:
Die RNA-Forschung hat sich als ein bedeutender Bestandteil an der Basis der
wissenschaftlichen Entdeckungen im Bereich der Biologie etabliert. In den letzten
Jahrzehnten gab es eine beachtliche Zunahme von Forschungsergebnissen, die
unser Verständnis von RNA-Molekülen erheblich verbessert haben. Dieser Erfolg
wurde durch einen Paradigmenwechsel begünstigt, bei dem die RNA nicht mehr
nur als Intermediär zur Übertragung genetischer Informationen betrachtet wird,
sondern ihre Eigenschaft, strukturelle Funktionen zu übernehmen, berücksichtigt
wird. Dieser Wandel zeigt sich besonders deutlich im Bereich der Therapeutika,
wie beispielsweise bei der Entwicklung von COVID-19 mRNA-Impfstoffen. Entscheidend
ist das grundlegende Verständnis der molekularen RNA-Stabilität, die so
beispielsweise die Abbaugeschwindigkeit exogener RNA-Moleküle steuern kann.
Die RNA-Bioinformatik blickt auf eine mehr als zwei Jahrzehnte lange Geschichte
zurück, die sich auf die Modellierung und Vorhersage von RNA-Strukturen
konzentriert. Dieser Teil der Forschung ist insbesondere deshalb relevant, weil
es eine Vielzahl bekannter RNA-Sequenzen gibt, deren Struktur unbekannt ist.
Zunächst wurden Algorithmen zur Identifizierung von Strukturen mit minimaler
freier Energie und guter Präzision auf der Grundlage der Thermodynamik entwickelt.
Die Weiterentwicklung führte zu Ensemble-Methoden, die das dynamische
Verhalten mehrerer Strukturen innerhalb der Energielandschaft eines bestimmten
RNA-Moleküls analysieren.
Diese Arbeit befasst sich mit der Dynamik der RNA-Faltung, konkret mit der Modellierung
und Vorhersage von Konformationsänderungen einer einzelnen Sequenz,
die mehrere bekannte alternierende Strukturen annehmen kann. Das Ziel besteht
darin, die RNA-Faltungspfade zu bestimmen, um Energiebarrieren abzuschätzen.
Verschiedene verfügbare Algorithmen zur Abschätzung von Faltungspfaden werden
bewertet und verglichen, einer dieser wird anschließend verbessert. In Anbetracht
des nachgewiesenen Auftretens alternativer RNA-Konformationen in allen Bereichen
des Lebens soll diese theoretische Forschung auch dazu beitragen, unser
umfassendes Verständnis des RNA-Ensembles zu verbessern.