Detailseite
Projekt
Mechanismen der mitochondrialen proximalen Translation und des co-translationalen Proteinimports
Antragsteller
Dr. Yury Bykov; Dr. Simone Mattei
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541626282
Die Mehrheit aller mitochondrialer Proteine ist im Nukleus kodiert. Ihre Vorläuferproteine werden im Zytosol synthetisiert und müssen in die Mitochondrien importiert werden. Während viele Vorläuferproteine post-translational in die Mitochondrien importiert werden, findet der Import für manche Proteine co-translational statt, hier sind Translation und Translokation gekoppelt. Beide Wege sind eng mit der zytosolischen Proteostase und Qualitätskontrolle verbunden. Wie zwischen post- und co-translationalen Import unterschieden wird und welche strukturellen Komponenten an der Kopplung von Translation und Proteinimport an der Mitochondrienmembran beteiligt sind, bleibt unbekannt. In diesem Vorhaben wollen wir diese Fragen mit einer leistungsstarken Kombination aus Hefegenetik und kryogener in-situ-Elektronentomographie (Kryo-ET) beantworten. Zunächst werden wir einen neuartigen in-vivo-Assay verwenden, um zu bestimmen, welche Proteine co-translational importiert werden. Dieser Assay basiert auf dem Nachweis der Biotinylierung von Proteinen, die auf dem Weg zu den Mitochondrien das Zytosol passieren. In Kombination mit Hochdurchsatz-Hefegenetik ermöglicht dies eine schnelle Analyse mehrerer Vorläuferproteine zur gleichen Zeit. Anschließend werden wir mithilfe von Struktur-Funktionsanalysen und Hefegenetik die Determinanten des co-translationalen Imports und die Mechanismen ihrer Erkennung ermitteln. Als nächstes werden wir Ribosomen auf Mitochondrienmembranen in ihrem physiologischen zellulären Kontext mittels in-situ-Kryo-ET visualisieren. Weiterhin werden wir untersuchen, wie ihre Anzahl, Position und Ausrichtung unter verschiedenen Bedingungen reguliert wird, und diese Daten durch in-vivo-Assays ergänzen. Anschließend werden wir mit Hilfe von Hefegenetik die primären Regulatoren der Assoziation von Ribosomen mit der Mitochondrienmembran stören, um ein mechanistisches Verständnis dieses Prozesses zu gewinnen. Schließlich werden wir Proteomik-Methoden verwenden, um Proteine zu identifizieren, die während der Translation von mitochondrialen Vorläuferproteinen an der Mitochondrienmembran mit dem Ribosom interagieren. Anschließend werden wir diese Interaktion in vitro nachstellen und mittels struktureller und funktioneller Analysen die Mechanismen untersuchen, um zu verstehen, wie die Proteinbiosynthese an den Mitochondrien reguliert und an den Proteinimport gekoppelt wird. Der Antrag verbindet den Bereich der Translationsregulation und Qualitätskontrolle mit dem Bereich der Mitochondrien-Biogenese und ist somit ein integraler Bestandteil des Geltungsbereichs des SPP.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
