Ko-translationale Mechanismen der Proteinfaltung untersucht auf Einzelmolekülniveau

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Fitter; Dr. Alexandros Katranidis
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426150054

Die ko-translationale Proteinfaltung ist stark an die Proteinsynthese gekoppelt und wird darüber hinaus durch die räumliche Begrenzung bzw. durch Wechselwirkungen im ribosomalen Tunnel beeinflusst. Bis heute ist es nicht vollständig verstanden wie die Synthese (d.h. das Wachsen der Polypeptidkette) mit der Faltung zusammenwirkt um ein funktionsfähiges Protein zu generieren. In unseren bisherigen Arbeiten haben wir Erfahrungen und technische Expertise erlangt, welche es uns ermöglicht kraftbasierte und fluoreszenzbasierte Einzelmolekültechniken anzuwenden, um die Kopplung zwischen Synthese und Faltung von Proteinen besser zu verstehen. In dem beantragten Projekt möchten wir uns auf drei Untersuchungsthemen konzentrieren. Beim ersten Thema planen wir, neusten Erkenntnissen aus der Literatur folgend, das ko-translationale Falten einer kleinen Proteindomäne innerhalb des ribosomalen Tunnels mit Hilfe von Einzelmolekül-FRET und von optischen Pinzetten zu untersuchen. In einem zweiten Untersuchungsthema werden zwei Fluoreszenzfarbstoffe ko-translational in die naszierende Polypeptidekette ortsspezifisch eingebracht, um dann Ketten der Phosphoglyzeratkinase unterschiedlicher Länge mit Hilfe von Einzelmolekül-FRET strukturell zu charakterisieren. Dabei repräsentieren die unterschiedlichen Kettenlängen unterschiedliche Stadien der Synthese und der Proteinfaltung. Im dritten Thema gehen wir einen Schritt weiter und planen die Synthese und die Proteinfaltung in Echtzeit zu verfolgen. Hierbei sollen wieder kraftbasierte und fluoreszenzbasierte Einzelmolekültechniken kombiniert werden, um somit die Abfolge von Faltungsprozessen speziellen Stadien der Translation zuzuordnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen