Inhibierung der Translation nach ribotoxischem Stress durch den CAF-1 Komplex

• Antragsteller: Dr. Martin Müller
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Strukturbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549429015

Translation umfasst drei Phasen - Initiation, Elongation und Termination. Jeder Translationszyklus beginnt mit der Bildung von 43S-Initiationskomplexen. Nachdem diese Start-Codons erreichen, wird die Bildung von naszierenden Proteinketten eingeleitet. Jeder Translationszyklus wird beendet, sobald Ribosomen Stopp-Codons erreichen. Dies führt zur Freisetzung von naszierenden Ketten und anschließender Spaltung von Ribosomen. Die translationale Genauigkeit nimmt mit dem Altern ab was auch zum Überlesen von Stopp-Codons führt. Dies kann die Funktionalität von Proteinen beeinflussen, da C-terminale Erweiterungen mit der nativen Faltung interferieren können. Zellen haben jedoch Abwehrmechanismen entwickelt, um solche Translationsereignisse frühzeitig zu erkennen und aufzulösen. In diesem Zusammenhang habe ich kürzlich einen neuartigen Mechanismus entdeckt, der fehlerhafte mRNAs und Proteine von solchen Ereignissen abbaut. Jedoch ist unklar, ob auch die Translation von solchen mRNAs moduliert wird. Ich habe überzeugende Beweise dafür gefunden, dass ein solcher cis-wirkender Mechanismus existiert, welcher durch den CAF-1-Komplex ausgeführt wird. Dieser Komplex befindet sich normalerweise im Zellkern, wandert jedoch unter Stressbedingungen, wie UV-Bestrahlung, in das Zytoplasma. Doch die Rolle von CAF-1 im Zytoplasma ist unerforscht. Ich habe herausgefunden, dass dieser Komplex während der chemisch verstärkten Durchlesung an translatierenden Ribosomen rekrutiert wird. Die Neuanalyse eines unvoreingenommenen genetischen Screens für Kontrollkomponenten der Stoppcodondurchlesung identifizierte den CAF-1-Komplex als potenziellen Kandidaten. Darüber hinaus blockiert die Verknüpfung von CAF-1 mit mRNAs die Translation. Die Interaktomanalyse einer CAF-1-Komponente identifizierte die eukaryotischen Initiationsfaktoren EIF4G1 und EIF4A1 als Interaktoren und unterstützt die These, dass CAF-1 als Modulator der Translationseinleitung fungiert. Zusammenfassend deuten diese Daten darauf hin, dass CAF-1 die Translation als Reaktion auf die Durchlesung von Stopp-Codons inhibieren könnte. Dieser Antrag dient dazu den Mechanismus weiter erforschen zu können. Ich plane, den Kontext zu charakterisieren, in dem CAF-1 die Translation inhibiert. Dafür teste ich verschiedene Stressfaktoren, die diesen Mechanismus aktivieren können. Damit CAF-1 im Zytoplasma seine Rolle erfüllen kann, muss es zunächst aus dem Zellkern transloziert werden. Vorhergehende Forschung hat festgestellt, dass dem eine Phosphorylierung vorhergeht. Jedoch bleibt der genaue Mechanismus unklar. Mit genetischen Ansätzen möchte ich den zugrunde liegenden Mechanismus der CAF-1-Translokation identifizieren. Um die Frage zu beantworten, wie CAF-1 die Translation inhibiert, möchte ich die Struktur von CAF-1 an Ribosomen oder im Komplex mit EIF4G1 und EIF4A1 lösen. Im letzten Schritt möchte ich mithilfe von selektivem riboseq Substrate der durch CAF-1 vermittelten Translationsinhibition identifizieren.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle