Die Koordination der Translation mit der Funktion Ribosomen-assoziierter Chaperone in Hefe

• Antragsteller: Dr. Günter Kramer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492329503

Die korrekte Faltung neusynthetisierter Polypeptide ist ein fundamentaler Prozess für die Funktionalität aller Zellen. Proteinfaltung wird durch ein Netzwerk molekularer Chaperone unterstützt. Einige Chaperone agieren während der Proteinsynthese, indem sie das Ribosom und die wachsende Proteinkette binden. Um die Faltung effizient zu unterstützen und die Funktion der Chaperone mit der anderer Maturierungsfaktoren zu koordinieren, muss die Aktivität der Chaperone am Ribosom genau mit der Translation synchronisiert werden. Ziel unseres Projekts ist es, die Prinzipien der Koordination der Chaperon-assistierten Faltung mit der Proteinsynthese zu entschlüsseln. Dazu werden wir die Funktion der Ribosomen-gebundenen Chaperontriade in S. cerevisiae untersuchen. Diese Triade besteht aus dem Hsp70 Chaperon Ssb und dem hetero-dimeren RAC Komplex, bestehend aus dem Hsp40 – Hsp70 Paar Zuo1 und Ssz1. Erstes Ziel der Studie ist es, die koordinierende Funktion des RAC Komplexes für die Aktivität von Ssb zu verstehen. Mit Hilfe von „Selective Ribosome Profiling (SeRP)“ werden wir zunächst das naszierende Ketten-Interaktom von RAC mit nahezu Codon-spezifischer Auflösung in vivo entschlüsseln. Danach werden wir mit Hilfe bioinformatischer Analysen der RAC Interaktionsprofile untersuchen, welche Eigenschaften der wachsenden Polypeptidkette die Bindung von RAC ermöglichen. Weiterhin werden wir SeRP Experimente in Wildtyp-Zellen und Chaperonmutanten und in vitro Bindungsstudien mit gereinigten Chaperonen und translatierenden Ribosomen durchführen, die zeigen sollen, wie die Interaktion von RAC mit der naszierenden Kette die Funktion von Ssb unterstützt und wie die Aktivitäten beider Chaperone koordiniert sind.Das zweite Ziel unserer Studie ist die Analyse der Koordination der Funktion von RAC mit der Translation. Durch „run-off Ribosome Profiling“ werden wir die Translationsgeschwindigkeit von Ribosomen auf spezifischen mRNAs ermitteln und die Häufigkeit kollidierter Ribosomen (Disomen) als Hinweis für die lokale Änderung der Translationsgeschwindigkeit bestimmen. Um zu verstehen, ob die Geschwindigkeit der Translation mit dem Bindemuster der Chaperone korreliert, werden wir die Verteilungsprofile der Ribosomen auf mRNAs mit Ssb und RAC Bindeprofilen vergleichen. Weiterhin werden wir untersuchen, ob und wie RAC die Translationsgeschwindigkeit koordiniert oder ob eine Änderung der Translationsgeschwindigkeit, bedingt durch die Sequenz der mRNA oder der naszierenden Kette, die Ribosomenbindung und die Funktion der Chaperone kontrolliert.Wir erwarten, dass unsere Analysen generelle Prinzipien der Koordination der Hsp70-assistierten co-translationalen Proteinfaltung mit der Translation aufzeigen und unser konzeptionelles Verständnis der Kopplung von Proteinsynthese und -maturierung erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen