Regulation der Aktivität des humanen Translationsfaktors eIF4A: Mechanismen kanonischer und krankheitsassoziierter Translationsinitiation

• Antragstellerin: Professorin Dr. Dagmar Klostermeier
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445431620

Die Translation eukaryotischer mRNAs beginnt mit der Erkennung der 5’-Kappe durch den eIF4F-Komplex. Dieser besteht aus eIF4E, der die Kappe bindet, eIF4G, und eIF4A, einer DEAD-Box Helikase, die während des Scannens der ribosomalen Untereinheit zum Startcodon hin Sekundärstrukturen in der 5‘-nicht-translatierten Region entwindet. eIF4A aus Hefe fungiert als konformationeller Sensor und nimmt eine regulatorische Schlüsselrolle ein: Weitere Translationsinitiationsfaktoren sowie die 5‘-nicht-translatierte Region selbst modulieren Konformationsänderungen von eIF4A und regulieren so seine Aktivität. Die Initiation der Translation im Menschen nutzt einen sehr ähnlichen Satz an Faktoren wie die Hefe. Deren funktionelle Interaktion, die Regulation von eIF4A-Aktivitäten und Dynamik, sowie die Auswirkung auf Translationsinitiation und -effizienz sind jedoch wenig verstanden. Transkriptom-weite Studien haben eine Reihe eIF4A-abhängiger mRNAs identifiziert, darunter die vieler Onkogene. eIF4A spielt außerdem eine Schlüsselrolle bei der repeat-assoziierten Initiation der Translation an mRNAs ohne AUG-Startcodon (RAN-Translation). Dieser Prozess ist mit der Entstehung neurologischer Krankheiten verknüpft. Wir werden zunächst die Regulation von humanem eIF4A durch andere Translationsinitiationsfaktoren sowie durch die 5’-nicht-translatierte Region in der kanonischen Initiation der Translation untersuchen. In Einzelmolekül-FRET-Experimenten werden wir deren Effekt auf die Kinetik von eIF4A-Konformationsänderungen bestimmen. In vitro Translationsexperimente erlauben dann, die Konformationsdynamik von eIF4A mit Translationseffizienzen zu korrelieren. Weiterhin werden wir die Rolle und Regulation von eIF4A in nicht-kanonischer RAN-Translation und der Translation von Onkogenen untersuchen. Ziel ist es, den Effekt anderer Translationsfaktoren und der 5‘-nicht-translatierten Region auf die konformationelle Dynamik von eIF4A, die Verbindung zwischen Konformationsdynamik und Translationseffizienz, sowie die Mechanismen der Deregulation von eIF4A in krankheitsassoziierter Translation zu entschlüsseln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen