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Molecular mechanisms orchestrating the lifecycle of human tRNAs

Descrizione del progetto

Approfondimento sul ciclo di vita degli RNA di trasferimento

La sintesi proteica, uno dei processi più fondamentali della biologia, prevede la consegna degli aminoacidi ai ribosomi da parte degli RNA di trasferimento. La stabilità e la funzionalità di queste molecole dipendono da modifiche chimiche e le anomalie negli enzimi che effettuano queste modifiche sono collegate ai disturbi dello sviluppo neurologico. Tuttavia, è ancora poco chiaro come queste modifiche governino il ciclo di vita dei singoli RNA transfer nelle cellule umane. L’obiettivo del progetto QUALItRNA, finanziato dal CER, è studiare come vengono prodotti gli RNA di trasferimento, come le cellule rispondono alla loro disfunzione e come vengono eliminate le molecole aberranti. I risultati del progetto miglioreranno la comprensione dei meccanismi alla base delle malattie del neurosviluppo e apriranno la strada alla progettazione di terapie basate sull’RNA.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-COG

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Istituzione ospitante

MEDIZINISCHE UNIVERSITAET WIEN
Contributo netto dell'UE
€ 2 000 000,00
Indirizzo
SPITALGASSE 23
1090 Wien
Austria
Regione
Ostösterreich Wien Wien
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 000 000,00

Beneficiari (1)