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Molecular mechanisms orchestrating the lifecycle of human tRNAs

Projektbeschreibung

Einblick in den Lebenszyklus von Transfer-RNAs

Die Proteinsynthese, einer der grundlegendsten Prozesse in der Biologie, beinhaltet die Zufuhr von Aminosäuren zu den Ribosomen mithilfe von Transfer-RNAs. Die Stabilität und Funktionalität dieser Moleküle hängen von chemischen Modifikationen ab. Anomalien der Enzyme, die diese Modifikationen durchführen, stehen im Zusammenhang mit neurologischen Entwicklungsstörungen. Doch wie diese Modifikationen den Lebenszyklus einzelner Transfer-RNAs in menschlichen Zellen steuern, ist nach wie vor nicht ausreichend erforscht. Ziel des ERC-finanzierten Projekts QUALItRNA ist es, zu untersuchen, wie Transfer-RNAs produziert werden, wie Zellen auf deren Funktionsstörung reagieren und wie abweichende Moleküle eliminiert werden. Die Projektergebnisse werden das Verständnis der Mechanismen, die neurologischen Entwicklungsstörungen zugrunde liegen, verbessern und den Weg für die Entwicklung von RNA-basierten Therapeutika ebnen.

Ziel

By delivering amino acids to translating ribosomes, transfer RNAs (tRNAs) are central to protein synthesis. These small (~76 nucleotide-long) molecules have very similar three-dimensional structures, which must withstand substantial conformational changes throughout the tRNA lifecycle. To meet these demands, tRNAs are decorated by diverse chemical modifications at multiple nucleotides by highly conserved enzymes. Defects in the genes encoding these enzymes are linked to neurodevelopmental disorders. Yet, our understanding of how chemical modifications promote the biogenesis, function, and stability of individual tRNAs is limited due to technical challenges in quantifying tRNAs and the impact of their modifications on mRNA translation in human cells. We recently developed workflows to meet these challenges, enabling dissection of the tRNA lifecycle in physiologically relevant human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-based models. Building on these advances, this proposal aims to uncover the key mechanisms orchestrating the birth, life, and destruction of human tRNAs by answering three questions: which chemical modification steps are essential for the function of individual tRNAs; how do cells sense and respond to defects in translation due to tRNA dysfunction, and how do cells dispose of excess or aberrant tRNAs. To achieve this, we will combine functional genomics with quantitative high-throughput approaches and biochemical assays in hiPSC-derived cells and brain organoid models. This project will significantly advance our understanding of the fundamental mechanisms governing the lifecycle of tRNAs to ensure accurate and efficient protein synthesis in pluripotent and differentiated human cells, and identify molecular triggers for neurodevelopmental disorders linked to tRNA dysfunction. Our discoveries will have implications for predicting the functional consequences of pathological mutations in tRNA-modifying genes and for designing effective RNA therapeutics.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

MEDIZINISCHE UNIVERSITAET WIEN
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
SPITALGASSE 23
1090 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

Begünstigte (1)