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A need for speed: mechanisms to coordinate protein synthesis and folding in metazoans

Descripción del proyecto

Combinación de la síntesis de proteínas y el plegado en los metazoanos

Las proteínas se pliegan en complejas formas tridimensionales para desempeñar sus funciones. Dado que a menudo comienzan a plegarse durante la traducción del ácido ribonucleico mensajero (ARNm), la elección del codón y el suministro de ácido ribonucleico de transferencia (ARNt) pueden potenciar este proceso al modular la velocidad de traducción. Los científicos no saben cómo explotan los metazoanos este mecanismo para garantizar la homeostasis proteica. El proyecto financiado con fondos europeos TransTempoFold establecerá cómo las agrupaciones de ARNt y las redes reguladoras de la biogénesis y la homeostasis proteicas se adaptan a los proteomas especializados de diferentes tipos de células. Se centrará en las células madre y en las líneas de progenie diferenciadas, y desarrollará un método para modelar las agrupaciones de ARNt «in vivo». El proyecto definirá cómo se establecen y mantienen diversos proteomas de células metazoicas y revelará por qué algunas células toleran mejor que otras las proteínas mal plegadas.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Aportación neta de la UEn
€ 1 500 000,00
Dirección
HOFGARTENSTRASSE 8
80539 Munchen
Alemania

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Región
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 500 000,00

Beneficiarios (1)