Co-Evolution von bizarren armlosen tRNAs und deren Reifungsenzymen in Enoplea

• Antragsteller: Professor Dr. Mario Mörl
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250731724

In Mitochondrien von Metazoen zeigen viele tRNAs Abweichungen von der Standard-Struktur, was zu ungewöhnlichen und bizarren Transkripten führt. In Enoplea-Mitochondrien konnten wir vor kurzem dramatisch reduzierte, armlose tRNAs identifizieren, die die extremste Form dieses RNA-Typs darstellen. Um diese Transkripte als Substrate zu erkennen, müssen die mitochondrialen tRNA-Reifungs- und Aminoacylierungs-Aktivitäten spezifische Anpassungen erfahren haben. Mit Romanomermis culicivorax als Modellorganismus wollen wir das entsprechende CCA-Enzym, die RNase P sowie verschiedene Aminoacyl-tRNA-Synthetasen als rekombinante Proteine charakterisieren. Während die zuletzt genannten Aktivitäten spezialisierte mitochondriale Enzymversionen darstellen, ist eine einzige Version des CCA-Enzyms für die Reifung cytoplasmatischer (kanonischer) und mitochondrialer (bizarrer) tRNAs verantwortlich. Dieses Enzym muss daher eine ungewöhnliche Co-Evolution mit seinen Substraten durchlaufen haben. Mittels Kinetik-Untersuchungen, Kompetitionsstudien sowie der Analyse von Enzym-Chimären wollen wir diese Anpassung in funktionellen Domänen des Enzyms identifizieren. Zusätzlich werden R. culicivorax-Enzyme zur Prozessierung von tRNA-Vorläufertranskripten und zur Aminoacylierung in ihren Substratspezifitäten mit Aktivitäten für konventionelle tRNAs verglichen. Weiterhin sollen Struktur-Analysen wie SHAPE, in line Probing sowie NMR-Studien spezifische Eigenschaften in armlosen tRNAs identifizieren, die esentiell für das Zusammenspiel zwischen diesen bizarren Transkripten und ihren Reifungsenzymen sind. Diese Analysen sollen einen detaillierten Einblick in die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von tRNA-Prozessierungsenzymen bezüglich der Interaktionen mit ihren Substraten geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen