Modifikation, Inhibition und Funktion des Elongationsfaktors EF-P

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Kirsten Jung; Professor Dr. Daniel Nicodemus Wilson
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265881756

Der elementare Prozess der Proteinbiosynthese findet an Ribosomen statt. Vor kurzem haben wir zeigen können, dass durch den bakteriellen Translationselongationsfaktor EF-P ein bei der Verknüpfung von drei aufeinander folgenden Prolinen verursachter Stopp der Proteinsynthese aufgehoben werden kann. Darüber hinaus belegen unsere Ergebnisse, dass EF-P nur nach post-translationaler ß-Lysinylierung von Lysin34 durch die Enzyme YjeA und YjeK in Escherichia coli beziehungsweise Rhamnosylierung von Arginin32 in Shewanella durch EarP aktiv ist. Viele Virulenzfaktoren enthalten Polyprolin-Sequenzen, was erklärt, warum modifiziertes EF-P ein wichtiger Faktor für die bakterielle Pathogenität ist. Während EF P konserviert ist, fehlen die Modifikationsenzyme YjeA und YjeK bzw. EarP in vielen Bakterien, obwohl deren Genome für eine große Zahl an Polyprolin-enthaltenden Proteinen kodieren. Dieser Befund impliziert, dass weitere, bisher unbekannte post-translationale Modifikationen von EF-P evolviert sein müssen. Im Rahmen des Projektes wollen wir neue Pathways zur Modifikation von EF-P identifizieren und charakterisieren. Unserer besonderer Fokus gilt dabei klinisch bedeutsamen pathogenen Bakterien der Firmicutes (z.B., Staphylococcus und Enterococcus) und der Actinobacteria (z.B., Mycobacterium). Des Weiteren wollen wir mit Hilfe eines in vivo Screening-Assays niedermolekulare Inhibitoren von EF-P identifizieren, die Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer antimikrobieller Wirkstoffe sein sollen. Schließlich wollen wir erstmalig modifiziertes EF-P im Komplex mit einem Polyprolin-gestoppten Ribosom strukturell untersuchen, um die molekularen Mechanismen sowohl des ribosomalen Stopps als auch der Aktivität von EF-P zur Fortsetzung der Proteinbiosynthese aufzuklären. Mit diesem Projekt sollen nicht nur neue funktionelle und mechanistische Einblicke in den essentiellen Prozess der Translation erhalten werden, sondern gleichzeitig soll das Spektrum der post-translationalen Proteinmodifikationen erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen