Projektbeschreibung
Proteinsynthese und Faltung bei Mehrzellern koordinieren
Damit Proteine funktionieren können, falten sie sich zu komplexen dreidimensionalen Strukturen. Die Faltung der Proteine beginnt häufig während der Translation von Boten-Ribonukleinsäuren (mRNA). Die Codonauswahl und die Versorgung mit Transfer-Ribonukleinsäure (tRNA) können diesen Prozess daher unterstützen, indem sie die Translationsgeschwindigkeit verändern. Die Wissenschaft hat noch nicht geklärt, wie Mehrzeller (Metazoa) diesen Mechanismus nutzen, um die Proteinhomöostase zu gewährleisten. Das EU-finanzierte Projekt TransTempoFold wird erforschen, wie tRNA-Pools und die Regulationsnetzwerke für die Proteinbiogenese und Homöostase an spezielle Proteome in unterschiedlichen Zelltypen angepasst sind. Das Projekt wird sich auf Stammzellen und differenzierte Nachkommenslinien konzentrieren und eine Methode für die In-vivo-Modulierung von zellulären tRNA-Pools entwickeln. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit soll ermittelt werden, wie verschiedene Zellproteome von Metazoa gebildet und erhalten werden und warum manche Zellen fehlgebildete Proteine besser tolerieren als andere.
Ziel
Proteins function only after folding into complex three-dimensional shapes. Loss of protein conformation is detrimental for cellular health, and a hallmark of aging and diverse human diseases. To ensure proteome integrity, cells rely on an intricate interplay between protein synthesis, folding, and quality control. Since proteins often begin to fold during mRNA translation, codon choice and tRNA supply can promote this process by modulating translation speed. How metazoans exploit this mechanism to ensure protein homeostasis over a wide range of cells and tissues, or why some cell types are more vulnerable to translation defects and proteome damage remains unknown. Here, I will define how tRNA pools and the regulatory networks for protein biogenesis and homeostasis are tailored to specialized proteomes in different cell types. I propose a multiscale systems approach centred around: i) stem cells and differentiated progeny lines as a powerful model system, and ii) a novel method to modulate cellular tRNA pools in vivo. Isogenic lines of a range of normal cellular states will be created through the differentiation of human pluripotent stem cells into neuronal and cardiac lineages. In these lineages, I will first quantitate tRNA expression and abundance, and dissect their impact on translation dynamics with ribosome profiling. Second, I will use systematic depletion of individual tRNAs to explore how different cell types respond to imbalanced tRNA pools, and define how mRNA sequence and protein structure patterns program protein folding. Third, I will use loss-of-function screens to uncover evolutionarily conserved regulators of proteome integrity as a function of cell identity. This project will define how diverse metazoan cell proteomes are established and maintained, and reveal why some cells tolerate misfolded proteins better than others.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
80539 Munchen
Deutschland