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Projekt
Regulationsmechanismen der Translationsgeschwindigkeit und Genauigkeit
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Marina V. Rodnina; Dr. Ingo Wohlgemuth
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 207100805
Geschwindigkeit und Genauigkeit der Proteinbiosynthese sind essentiell für das Überleben von Zellen und ihre Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen. Während der Translation wechseln sich Phasen schneller Peptidsynthese und Translationspausen ab. Die Gründe für die Pausen und ihre genaue Dauer sind jedoch kaum verstanden. In diesem Projekt wollen wir Translationspausen mit zeitaufgelösten, hoch effizienten Translationsassays in Kombination mit stochastischer Modellierung untersuchen. Einen Sonderfall stellen dabei Pausen beim Einbau von aufeinander folgenden Prolinresten dar. Diese Pausen treten in Gegenwart von EF-P nicht auf. Wir werden untersuchen, warum aufeinanderfolgende Prolinreste die Peptidverknüpfungsreaktion des Ribosoms inhibieren und wie EF-P diese Inhibition unterdrückt. Dafür werden wir die Kinetik der Synthese prolinreicher Sequenzen messen und mit Hilfe von Prolinderivaten modulieren, um deren chemische Eigenschaften mit der gemessenen Kinetik zu korrelieren. Verzögerungen der Translation bestimmter mRNA-Regionen können zur cotranslationalen Proteinfaltung beitragen. Für die mechanistische Untersuchung werden wir Synthese und cotranslationale Bewegung der naszierenden Peptidkette durch den ribosomalen Ausgangstunnel mit FRET- (Förster Resonanz Energie Transfer) und PET- (Photoinduzierter Elektronen Transfer) Messungen anhand der Signale in die Kette eingebauter Einbau nichtnatürlicher Aminosäureanaloga verfolgen. Die Struktur der ribosomalen Komplexe während der Bewegung und Faltung der Peptidkette im Tunnel wird durch Kryoelektronenmikroskopie bestimmt und durch molekulardynamische Rechnungen modelliert werden. Um das Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit der Translation in Bakterien zu verstehen, werden wir die Fehlerhäufigkeiten in vivo mit Hilfe massenspektrometrischer Methoden systematisch analysieren. Wir werden bestimmen, welche Fehler häufig vorkommen, und untersuchen, wie die Zelle auf subletale Konzentrationen fehlerinduzierender Antibiotika reagiert und wie sich das Proteom der Zelle bei einer Erhöhung der Fehlerrate verändert. Schließlich sollen Funktion und Struktur von zwei GTPasen (SelB and IF2) bestimmt werden. Insgesamt wird das Projekt zeigen wie Geschwindigkeit und Genauigkeit der Proteinbiosynthese zur Qualität des zellulären Proteoms beitragen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
