Wirkungsmechanismus der ABCF-ATPasen während der Proteinsynthese

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Nicodemus Wilson
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398213262

In Zellen erfolgt die Synthese von Proteinen mithilfe von Ribosomen, welche durch eine Vielzahl von spezialisierten Translationsfaktoren unterstützt werden. Neben translationalen GTPasen gewinnen translationale ATPasen zunehmend an Bedeutung. Zu den translationalen ATPasen gehören Elongationsfaktor EF3 in Eukaryoten und Antibiotikaresistenzen vermittelnde ABCF ATPasen in Prokaryoten. EF3 in Eukaryoten interagiert mit dem Ribosom während der translationalen Elongation und ermöglicht die Freisetzung von E-tRNA. Weitere Studien berichten, dass unter bestimmten Konditionen EF3 die Spaltung des Ribosoms in die ribosomalen Untereinheiten fördern kann. Bisher existiert erst eine Struktur mit einer geringen Auflösung (9.9 Å) eines in-vitro rekonstituierten Hefe EF3-80S Komplex, welcher vor bereits 10 Jahren veröffentlich wurde. Zusätzlich existieren in Hefen und Pilzen zahlreiche Homologe von eEF3, wie zum Beispiel New1p, deren Involvierung in die Translation noch nicht geklärt ist. Wir zeigen uns entschlossen die Struktur von EF3 und New1p im Komplex mit 80S Ribosomen mithilfe von in-vitro und in-vivo Techniken aufzulösen. Diese Studien sind nötig, um zu verstehen warum dieser Faktor für Hefen und andere Pilze essentiell zum Überleben ist und ob die Funktion in höheren Eukaryoten von anderen Faktoren übernommen wird. ARE-ABCF ATPases können in Gram-positiven Antibiotika-produzierenden Bakterien, wie Bacillus subtilis, sowie pathogenen Bakterien, wie Staphylococcus, Streptococcus und Enterococcus gefunden werden. Sie gewähren Resistenz gegenüber Antibiotika, welche im oder nahe dem Peptidyl-Transferase-Zentrum des Ribosoms binden, wobei verschiedene ARE-ABCF Proteine für unterschiedliche Antibiotika spezifisch sind. Bis zum heutigen Tage gibt es keine Struktur der ARE-ABCF Unterfamilie im Komplex mit dem Ribosom. Daher ist es weiter unklar, wie diese Proteine an das Ribosom binden und aus mechanistischer Sicht Resistenz gegenüber spezifischen Ribosomen-bindenden Antibiotika-Klassen gewähren. Wir planen die Struktur von ARE-ABCF Proteinen im Komplex mit Ribosomen aufzulösen, um zu verstehen wie diese Proteine an das Ribosom binden und Resistenz gewähren. Gegeben dem Umstand, dass sich immer mehr multi-resistente Bakterien entwickeln, ist es von entscheidender Bedeutung neuartige Resistenzmechanismen zu verstehen, um verbesserte Antibiotika zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen