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FOR 967:  Functions and Mechanisms of Ribosomal Tunnel Exit Ligands (RTeLs)

Subject Area Biology
Term from 2008 to 2014
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 50070218
 
Final Report Year 2014

Final Report Abstract

Innerhalb der zehn Jahre vor dem Start der Forschergruppe 967 hat sich das Ribosom neben seiner Funktion in der Proteinbiosynthese als Plattform für die Interaktion mit den verschiedensten Bindungspartnern gezeigt, die an der Modifikation, Faltung, Membraninsertion und Translokation, sowie auch Degradation von naszierenden Polypeptidketten beteiligt sind. Einige Projektleiter der FOR 967 waren maßgeblich an der Identifizierung dieser Interaktionspartner beteiligt. Darüber hinaus fielen in diesen Zeitraum auch die Aufklärung der Struktur des 70S Ribosoms auf atomarer Ebene durch die Chemie-Nobelpreisträger des Jahres 2009 V. Ramakrishnan, T. Steitz und A. Yonath sowie die Etablierung einer Reihe von neuen Methoden für die strukturelle und funktionelle Charakterisierung von ribosomalen Liganden. Daher war es das erklärte Ziel der FOR 967, in gemeinsamer Anstrengung Struktur, Funktion und Mechanismus verschiedener ribosomaler Liganden in unterschiedlichen Systemen aufzuklären. Dadurch sollten fundamentale Erkenntnisse gewonnen werden, wie neu-synthetisierte lösliche und membranständige Proteine in verschiedenen Kompartimenten pro- und eukaryotischer Zellen ihre dreidimensionale Struktur erhalten. Darüber hinaus sollten Einblicke in Kinetik, Regulation und Koordination dieser Prozesse erarbeitet werden. Einer der international sichtbaren Meilensteine der ersten Förderperiode besteht zweifellos in der Aufklärung der 3D-Organisation von 70S Polysomen durch cryo-Elektronentomographie, der in der zweiten Förderperiode um die entsprechenden Daten für cytosolische sowie auch ER-gebundene 80S Polysomen erweitert werden konnte. Diese Daten gewährten erste Einblicke in die Mechanismen wie die räumliche Anordnung der einzelnen Ribosomen zur Aggregationsminimierung der naszierenden Polypeptidketten sowie auch ihrer optimalen Zugänglichkeit für ribosomale Liganden des Cytosols bzw. der ER-Membran beiträgt. Als weitere Meilensteine seien hier unsere Befunde zur Überlappung der Bindungsstellen unterschiedlicher Liganden am Ribosom, sowie erste Einblicke zur Kinetik, Regulation und Koordination ihrer Interaktionen genannt, sowie auch völlig überraschende Bezüge zur mRNA-Qualitätskontrolle und zur zellulären Calciumhomöostase. Darüber hinaus wurden in der gesamten Förderungszeit vor allem auch unter Beteiligung von Mitgliedern der FOR 967 weitere ribosomale Liganden entdeckt, was zur Erhöhung der Zahl der Liganden seit Beginn der Forschergruppe von 33 auf 44 beitrug (ohne Berücksichtigung der Pflanzen).

Publications

  • (2009) The Native 3D Organization of Bacterial Polysomes. Cell 136, 261-271
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    Benedix, J., Lajoie, P., Jaiswal, H., Burgard, C., Greiner, M., Zimmermann, R., Rospert, S., Snapp, E.L., Dudek, J.
  • (2010) Cooperation of stop-transfer and conservative sorting mechanisms in biogenesis of mitochondrial ABC transporter. Current Biol. 20, 1227-1232
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  • (2010) Coupled chaperone action in folding and assembly of hexadecameric Rubisco. Nature 463, 197-202
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  • (2010) Ribosome binding proteins Mdm38 and Mba1 display overlapping functions for regulation of mitochondrial translation. Mol. Biol. Cell 21, 1937-1944
    Bauerschmitt, H., Mick, D.U., Deckers, M., Vollmer, C., Funes, S., Kehrein, K., Ott, M., Rehling, P., Herrmann, J.M.
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    Brandt, F., Carlson, L.A., Hartl, F.U., Baumeister, W., Grünewald, K.
  • (2011) Interaction of calmodulin with Sec61α limits Ca2+ leakage from the endoplasmic reticulum. EMBO J. 30, 17-31
    Erdmann, F., Schäuble, N., Lang, S., Jung, M., Honigmann, A., Mazen, A., Dudek, J., Benedix, J., Harsman, A., Kopp, A., Helms, V., Cavalie, A., Wagner, R., Zimmermann R.
  • (2011) Mdm38 is a 14-3-3-like receptor and associates with the protein synthesis machinery at the inner mitochondrial membrane. Traffic 12, 1457-1466
    Lupo, D., Vollmer, C., Deckers, M., Mick, D.U., Tews, I., Sinning, I., Rehling, P.
  • (2011) Selective ribosome profiling reveals the cotranslational chaperone action of trigger factor in vivo. Cell 147, 1295-1308
    Oh, E., Becker, A.H., Sandikci, A., Huber, D., Chaba, R., Gloge, F., Nichols, R.J., Typas, A., Gross, C.A., Kramer, G., Weissman, J.S., Bukau, B.
  • (2011) Signal-sequence-independent SRP-SR complex formation at the membrane suggests alternative targeting pathway within the SRP cycle. Mol. Biol. Cell 22, 2309-2323
    Braig, D., Mircheva, M., Sachelaru, I., van der Sluis, E.O., Sturm, L., Beckmann, R., Koch H-G.
  • (2012) DnaK functions as a central hub in the E. coli chaperone network. Cell Rep. 1, 251-264
    Calloni, G., Chen, T., Schermann, S.M., Chang, H.C., Genevaux, P., Agostini, F., Tartaglia, G.G., Hayer-Hartl, M., Hartl, F.U.
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  • (2012) The mitochondrial Oxidase Assembly Protein 1 (Oxa1) insertase forms a membrane pore in lipid bilayers. J. Biol. Chem. 287, 33314-33326
    Krüger, V., Deckers, M., Hildenbeutel, M., van der Laan, M., Hellmers, M., Dreker, C., Preuss, M. Herrmann, J.M., Rehling, P., Wagner, R., Meinecke, M.
    (See online at https://doi.org/10.1074/jbc.M112.387563)
  • (2013) Dynamic enzyme docking to the ribosome coordinates N-terminal processing with polypeptide folding. Nat. Struct. Mol. Biol, 20, 843-850
    Sandikci, A., Gloge, F., Martinez, M., Mayer, M.P., Wade, R., Bukau, B., Kramer, G.
    (See online at https://doi.org/10.1038/nsmb.2615)
  • (2013) Structural characterization of a eukaryotic chaperone - the ribosome-associated complex. Nat. Struct. Mol. Biol. 20, 23-28
    Leidig, C., Bange, G., Kopp, J., Amlacher, S., Aravind, A., Wickles, S., Witte, G., Hurt, E., Beckmann, R., Sinning I.
    (See online at https://doi.org/10.1038/nsmb.2447)
  • (2014) Inefficient SRP interaction with a nascent chain triggers a mRNA quality control pathway. Cell 156, 146-157
    Karamyshev, A.L., Patrick, A.E., Karamysheva, Z.N., Griesemer, D., Hudson, H., Tjon-Kon-Sang, S., Nilsson, I.M., Otto, H., Liu, Q., Rospert, S., von Heijne, G., Johnson, A.E., Thomas P.J.
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.12.017)
  • (2014) Structure of the mammalian oligosaccharyl-transferase in the native ER protein translocon. Nature Commun 5, 3072
    Pfeffer, S., Dudek, J., Gogala, M., Schorr, S., Linxweiler, J., Lang, S., Becker, T., Beckmann, R., Zimmermann, R., Förster, F.
    (See online at https://doi.org/10.1038/ncomms4072)
 
 

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