Ribosomfreie Translation

• Antragsteller: Professor Dr. Clemens Richert
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516444519

Die Synthese von Peptiden in Reaktionen, die von Nucleinsäuren gesteuert werden, ist ein zentraler Prozess des Lebens. Die Biosynthese von Proteinen erfolgt mittels Translation. Translation ist ein RNA-gesteuerter Prozess, der mRNA, tRNAs sowie Ribosomen, die einen Kern aus RNA besitzen, verwendet. Es ist nicht bekannt wie eine so komplexe Maschinerie aus zufällig gebildeten RNA-Sequenzen entstehen konnte. Es muss vermutlich eine einfachere Form der RNA-gesteuerten Peptidsynthese gegeben haben, die sich dann zu einem immer ausgereifteren System entwickelt hat. Eine Möglichkeit ist, dass die einfachere Form der Translation Peptido-RNA genutzt hat. Dabei handelt es sich um eine über ein Phosphorsäureamid verknüpfte Spezies, die sich spontan aus Nucleotiden und Aminosäuren bildet. In unseren Vorarbeiten haben wir gefunden, dass nanoskalige RNA-Strukturen die Bildung von sowohl Peptido-RNA als auch die Bildung von freien Peptiden begünstigen können. Weiterhin haben wir das erste System etabliert, das eine ribosomfreie Translation experimentell ablaufen lässt. Abhängig davon welches Templat vorliegt, werden unterschiedliche Aminosäuren am C-Terminus der wachsenden Peptido-RNA eingebaut, ohne dass ein Ribosom oder Enzyme vorhanden sind. Die Erweiterung dieser Art der Translation auf längere Sequenzen erfordert eine stärkere räumliche Kontrolle darüber wie Templat, Primer und beladene transfer-RNA-Spezies zueinander angeordnet sind. Um dies zu erreichen, ist die Synthese von neuen aminoacylierten Transfer-Strängen und neuen Templatkonstrukten vorgesehen. Die Konstruktion soll dabei auch Anleihen aus den Bereichen der Nanostrukturen und der nicht-ribosomalen Peptidsynthese einbeziehen. Durch die Kombination von räumlicher Kontrolle sowie dynamischen und sequenzspezifischen Wechselwirkungen sollen die gewünschten Reaktionen ermöglicht und Erkenntnisse über eines der schwierigsten Probleme des Ursprungs des Lebens sowie über templatgesteuerte, kodierte Reaktionen im Allgemeinen gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen