Strukturelle Einblicke in die Regulierung der Translation durch die naszierende Polypeptidkette

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Nicodemus Wilson
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548507277

Während der Proteinsynthese kann die Aktivität des Ribosoms direkt von der entstehenden Polypeptidkette beeinflusst werden. In der Tat wurde eine Reihe von Sequenzmotiven identifiziert, die für das Ribosom bei der Translation problematisch sind, darunter Polyprolin-, polyacide oder polybasische Aminosäuresequenzen. Darüber hinaus hat die genetische Selektion von naszierenden Polypeptidsequenzen zur Identifizierung einer Reihe von verschiedenen Sequenzmotiven geführt, die die Translation aufhalten können. Tatsächlich haben viele Organismen die Fähigkeit der entstehenden Polypeptidkette, die Translation zu verlangsamen oder sogar zu stoppen, für ihre Zellfunktionen genutzt. Ein Beispiel dafür sind die verschiedenen Klassen von Arrestpeptiden, die die Translation blockieren, um die Expression nachgeschalteter Gene sowohl in Bakterien als auch in Eukaryoten zu regulieren. Trotz intensiver Forschung in den letzten Jahrzehnten ist die Untersuchung der Mechanismen, wie Arrestpeptide das Ribosom modulieren und in den meisten Fällen inaktivieren können, erst in den Anfangsstadien. Darüber hinaus haben neuere Studien gezeigt, dass Bakterien eine Reihe spezialisierter Faktoren entwickelt haben, die an das Ribosom binden und die Entlastung festgefahrener Ribosomen und die Translation durch problematische Sequenzen erleichtern. Die strukturellen Grundlagen für die Aktivität dieser Faktoren sind bisher unbekannt. In diesem Antrag wollen wir den dringend benötigten mechanistischen Einblick in die Art und Weise geben, wie Arrestpeptide die Ribosomen-Funktion inaktivieren und wie spezialisierte Proteinfaktoren die Blockierung an problematischen Polypeptidkontexten aufheben können. Dazu werden wir die Kryo-Elektronenmikroskopie einsetzen, um die Strukturen von Ribosomen zu bestimmen, die von einer Reihe neuartiger Arrest-Peptide blockiert sind. Darunter sind Arrest-Peptide, die auf verlängerte Ribosomen abzielen, sowie Arrest-Peptide, die speziell auf die Terminierung der Translation abzielen. Darüber hinaus werden wir die Strukturen von spezialisierten Proteinfaktoren im Komplex mit Ribosomen bestimmen, die an problematischen Sequenzen der entstehenden Kette blockiert sind, um zu zeigen, wie diese Proteinfaktoren die Translation fördern und die blockierten Ribosomen retten können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen