Die Verbindung der Wege des Schwefeltransfers zwischen der tRNA Thiolierung und der Moco Biosynthese im Menschen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Leimkühler
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230491980

Schwefel ist ein essentielles Element für alle lebenden Organismen. Die Mobilisierung des Schwefels und dessen Verteilung in der Zelle für die Biosynthese des Molybdän-Kofaktors und Modifizierungen von Nukleosiden in tRNA ist ein hoch-regulierter Prozess der mehrere spezifische Schwefel-transferierende Proteine involviert. Details zum spezifischen Schwefeltransfer und der Verknüpfung der Synthesewege zur tRNA Thiolierung mit der Moco Biosynthese sind bisher nicht geklärt und sollen in diesem Projekt genauer untersucht werden.Für die Modifizierung von mcm5s2U34 Nuckleosiden in tRNAsLys, Gln, Glu im Cytosol von humanen Zellen werden die Proteine NFS1, TUM1, MOCS3, URM1, CTU1 und CTU2 benötigt. Hingegen gibt es in Mitochondrien im Menschen eine spezifische tm5s2U34 Modifizierung in tRNAsLys, Gln, Glu, an der die mitochondrialen Proteine NFS1, TUM1 and MTU1 beteiligt sind. Weiterhin, für die Biosynthese des Molybdän-Kofaktors sind an der Synthese der Dithiolengruppe, die im Cytosol gebildet wird, die Proteine MOCS2A, MOCS3, TUM1 und NFS1 beteiligt. Dementsprechend werden für die Moco Biosynthese und die tRNA Thiolierung gleiche Proteinkomponenten verwendet, so dass die Proteine NFS1, TUM1 und MOCS3 zur Synthese beider Biomoleküle zwischen den Synthesewegen geteilt werden. Um den spezifischen Schwefeltransferweg für die Moco Biosynthese und die cytosolische und mitochondriale tRNA Thiolierung genauer zu analysieren, soll in den geplanten Untersuchungen die Funktion zweier Spleissvarianten von TUM1 und deren spezifische Funktion im Schwefeltransfer im Cytosol und in den Mitochondrien analysiert werden. Weiterhin soll die Funktion von MOCS3 genauer analysiert werden und dessen Unterschiede zu dem homologen Protein aus Hefe herausgearbeitet werden. Insgesamt sollen mit dem CRISPR/Cas9 System Mutanten in humanen Zelllinien hergestellt werden, die zu einem Ausschalten der Aktivität von TUM1 und MOCS3 führen sollen. Diese "knock out" Zellinien erlauben die genaue Analyse der Funktion dieser Proteine. Durch funktionelle Komplementation mit den homologen Proteinen aus Hefe, oder mit Protein Varianten oder Domänen kann anschliessend die Funktion im Detail untersucht werden. Insgesamt soll in unseren Studien der Schwefeltransfer und die daran beteiligten Proteine für die tRNA Thiolierung und Moco Biosynthese in den einzelnen Kompartimenten in humanen Zellen genauer untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen