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Visual Translatomics – Deep ribosomal insights by cryo-electron microscopy of actively translating ribosomes

Descripción del proyecto

El ribosoma en movimiento

Los ribosomas son las máquinas moleculares de la vida. Son como pequeñas fábricas que traducen el código genético en proteínas. Sin embargo, a pesar de décadas de estudio, sus rápidos y dinámicos movimientos siguen siendo difíciles de captar. En este contexto, el proyecto DeepRibosome, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende desarrollar una nueva forma de observar los ribosomas en funcionamiento en tiempo real. En concreto, utilizará la criomicroscopía electrónica en ribosomas activos derivados de células y reconstituidos en un sistema controlado. El proyecto cartografiará estados estructurales fugaces que se producen en apenas milisegundos. Combinado con ensayos funcionales como Ribo-seq, este método vinculará estructura y función con la máxima precisión. El proyecto DeepRibosome promete revelar cómo se adaptan los ribosomas, regulan la traducción y responden a su entorno, incluso bajo estrés por antibióticos.

Objetivo

Structure determination of dynamic macromolecular molecular machines and elucidating their conformational landscapes are fundamental tasks of structural biology. The ribosome as a paradigmatic macromolecular machine interacts with numerous ligands and factors throughout its functional cycles, which in turn are driven and regulated by various conformational modes. Project DeepRibosome proposes a new way to perform structural studies. It is based on our recent finding that E. coli ex-vivo derived polysomes carrying the translatome can be efficiently reactivated in the PURE in vitro translation system. Cryo-EM of actively translating ribosomes results in comprehensive structural landscapes. During steady state, all intermediates are expected to be present, including the short-lived ones. Supported by preliminary data, we estimate that applying multi-particle sorting of images we can resolve states with a lifetime in the one-digit millisecond range. This allows us to study under optimal conditions fast steps such as the GTPase factor-dependent reactions or peptidyl-transfer/accommodation without artificially stalling the reaction by antibiotics or non-cleavable GTP analogues. The structural studies will be accompanied by functional assays including Ribo-seq to monitor translation of the cell-derived translatome in a cell-free system. While, we will also conduct in situ structural analysis for comparison, the strength of our new approach is that we can track translation from an integrated structural and functional perspective, preserving/reconstituting many native features but under defined and controllable conditions. This will not only provide insights into the molecular mechanism of translation at the next level of understanding but also allow us to answer long-standing questions e.g. how exactly the physicochemical environment (temperature, ions) or auxiliary factors impact translation. It will also provide new means to study the inhibition mechanisms of antibiotics.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2024-ADG

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Institución de acogida

CHARITE - UNIVERSITAETSMEDIZIN BERLIN
Aportación neta de la UEn
€ 2 500 000,00
Coste total
Sin datos

Beneficiarios (1)