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Projekt
Tragen chemische Modifizierungen von tRNAs zur Widerstandsfähigkeit des äußerst Q-reichen Proteoms von D. discoideum gegen Aggregation bei?
Antragsteller
Professor Dr. Christian Hammann
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405030915
Die wobble Uridine an Position 34 (U34) in Transfer RNAs (tRNAs) werden in Eukaryoten chemisch durch den Elongator Komplex modifiziert. In Abwesenheit dieser Modifikationen werden mehrere schwere Phänotypen beobachtet. In Hefe können diese Phänotypen auf eine gestörte Translation zurückgeführt werden, die zu einer Aggregation von Proteinen führt. Erhöhte Mengen an untermodifizierten tRNAs lassen die Phänotypen jedoch verschwinden.Die Amöbe Dictyostelium discoideum, Modelorganismus der evolutionären Supergruppe der Amöbozoen, besitzt ein Proteom mit außergewöhnlich langen Abschnitten der Aminosäure Glutamine (Q), die in anderen Organismen zur Protein-Aggregation führen. Gleichzeitig ist die Kopienzahl der tRNA Gene, die durch den Elongator Komplex modifiziert werden, signifikant erhöht. Wir haben Stämme generiert, in denen der Elongator-abhängige Modifikationsweg an allen wichtigen Schritten unterbrochen ist. Zusätzlich haben wir den ersten Stamm in einem Eukaryoten erhalten, der ohne tQCUG Gene lebensfähig ist. Unsere Untersuchungen zeigen, dass die durch den Elongator Komplex eingeführten chemischen Modifikationen grundsätzlich konserviert sind, die Architektur des Komplexes jedoch nicht. In diesem Projekt werden wir die Struktur des Elongator Komplexes der Amöbe mit atomarer Auflösung bestimmen. D. dictyostelium kann als Einzeller und Vielzeller leben. Dies eröffnet die einzigartige Gelegenheit, die Funktion des Elongator Komplexes in den unterschiedlichen Lebensformen zu vergleichen. Unter Nutzung der bereits generierten Gendeletionsstämme werden wir quantitativ die exakten chemischen Modifikationen der beiden Lebensformen bestimmen. Diese Daten sollen mit den phänotypischen Veränderungen im (auch zeitlichen) Verlauf des Entwicklungsprozesses korreliert werden.Der einzigartige Stamm ohne tQCUG Gen, den wir generiert haben, scheint nur in Anwesenheit eines funktionalen Elongator Komplexes lebensfähig zu sein, wahrscheinlich, weil die im Isoakzeptor tQUUG eingefügten chemischen Modifikationen wichtig für die Dekodierung sind. Wir werden ein konditionelles Gendeletionssystem nutzen, das es uns erlauben wird zu untersuchen, ob die durch den Elongator Komplex eingefügten Modifikationen tatsächlich wesentlich für die Lebensfähigkeit des Stamms ohne tQCUG Gen sind.Mit Hilfe von Reporterkonstrukten werden wir untersuchen, ob Mutanten mit gestörten chemischen Modifizierungen an der tRNA wobble Position anfällig für Proteinaggregation sind. Diese Untersuchungen werden wir für die ein- und vielzellige Lebensform durchführen. Komplementär werden wir die Translation global untersuchen, wozu wir Ribosome Profiling einsetzen werden. Mit diesen Untersuchungen wollen wir den Beitrag chemischer Modifizierungen zur Widerstandsfähigkeit der Amöbe gegen Proteinaggregation untersuchen. Ein Verständnis der Mechanismen, mit denen Proteinaggregate mit ihren oftmals verheerenden Auswirkungen verhindert werden können, dürfte auch für andere Spezies wichtig sein.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
