Eine Queuosin-abhängige tRNA-Modifikationsschleife in tRNA-Tyr in Bakterien und Hefe

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ann Elizabeth Ehrenhofer-Murray
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550421281

Transfer-RNAs (tRNAs) interpretieren den genetischen Code in mRNA-Sequenzen zur Synthese von Polypeptiden durch das Ribosom. Sie erkennen die Codons in der mRNA mit dem Anticodon, und die jeweilige Aminosäure, die am 3'-CCA-Ende der tRNA geladen ist, wird in die wachsende Polypeptidkette eingebaut. tRNAs sind mit chemischen Modifikationen dekoriert, die mehrere Eigenschaften regulieren, darunter Stabilität, Struktur und ihre Funktion bei der Dekodierung. In Eukaryoten trägt jede tRNA im Durchschnitt 13 Modifikationen. Einige Modifikationen sind chemisch relativ einfach, während andere chemisch komplex sind und mehrere enzymatische Schritte und komplexe Biosynthesewege erfordern (z. B. N6-Isopentenyladenosin, i6A, 2-Methylthio-N6-Isopentenyladenosin, ms2i6A, und Queuosin, Q). Eine große Anzahl von Modifikationen an den tRNAs liegen in unmittelbarer Nähe zueinander, was die Frage aufwirft, ob es zwischen ihnen eine gegenseitige Abhängigkeit gibt. In diesem Projekt werden wir eine neue tRNA-Modifikationsschleife untersuchen, die wir zwischen zwei komplexen tRNA-Modifikationen, der Queuosin-Modifikation an der Wobble-Position 34 und der 2-Methylthio-N6-isopentenyladenosin (ms2i6A)-Modifikation an Position 37 in der Anticodon-Schleife von tRNATyr, identifiziert haben. Die gegenseitige Abhängigkeit dieser Modifikationen soll in vivo in Escherichia coli und Schizosaccharomyces pombe untersucht werden. Die Auswirkung der vorherigen Modifikation auf die in-vitro-Aktivität der entsprechenden Modifikationsenzyme wird bestimmt werden. Darüber hinaus werden wir die funktionellen Auswirkungen dieses Cross-Talks in vivo untersuchen, indem die globalen Auswirkungen der Modifikationen auf die Translation durch Ribosomen-Profiling gemessen und ihr Effekt auf die Translationsgenauigkeit bestimmt werden. Insgesamt wird diese Arbeit wichtige neue mechanistische Einblicke in den Cross-Talk zwischen tRNA-Modifikationen liefern und damit zu unserem Verständnis beitragen, wie Netzwerke von tRNA-Modifikationen in der Anticodon-Schleife gemeinsam die Translation regulieren. Defekte in tRNA-Modifikationen führen zu menschlichen Krankheiten, z. B. zu mitochondrialen und neurologischen Störungen und zu Krebs. Diese Arbeit wird daher zu unserem Verständnis der Ätiologie dieser Erkrankungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen