Projektbeschreibung
Nicht alle Ribosomen sind gleich
Mitochondrien und Chloroplasten sind zelluläre Organellen, die von Bedeutung für den Energiepfad sind. Erstere sind sowohl in Pflanzen als auch Tieren zu finden und werden als Kraftwerke der Zellen bezeichnet. Sie zerlegen Nährstoffe (vor allem Glukose), um Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) zu generieren. Tiere nehmen energiereiche Nährstoffe jedoch über die Nahrung auf, während Pflanzen durch die Photosynthese in ihren Chloroplasten Glukose produzieren. Mitochondrien wie auch Chloroplasten haben wahrscheinlich bakterielle Vorfahren, die eine symbiotische Beziehung mit den Wirtszellen entwickelten und letztendlich zu den Organellen wurden, die wir heute kennen. Beide verfügen über eine eigene Maschinerie zur Bildung von Proteinen wie DNA und Ribosomen. Trotzdem ist noch immer wenig über die Ribosomen in Mitochondrien und Chloroplasten bekannt. Das EU-finanzierte Projekt Orgasome möchte den Dingen mit einer experimentellen „Zeitraffer-Rekonstruktion“ der Translation in diesen zwei Organellen auf den Grund gehen.
Ziel
Protein synthesis in mitochondria is essential for the bioenergetics, whereas its counterpart in chloroplasts is responsible for the synthesis of the core proteins that ultimately converts sunlight into the chemical energy that produces oxygen and organic matter. Recent insights into the mito- and chlororibosomes have provided the first glimpses into the distinct and specialized machineries that involved in synthesizing almost exclusively hydrophobic membrane proteins. Our findings showed: 1) mitoribosomes have different exit tunnels, intrinsic GTPase in the head of the small subunit, tRNA-Val incorporated into the central protuberance; 2) chlororibosomes have divaricate tunnels; 3) ribosomes from both organelles exhibit parallel evolution. This allows contemplation of questions regarding the next level of complexity: How these ribosomes work and evolve? How the ribosomal components imported from cytosol are assembled with the organellar rRNA into a functional unit being maturated in different compartments in organelles? Which trans-factors are involved in this process? How the chlororibosomal activity is spatiotemporally coupled to the synthesis and incorporation of functionally essential pigments? What are the specific regulatory mechanisms?
To address these questions, there is a need to first to characterize the process of translation in organelles on the structural level. To reveal molecular mechanisms of action, we will use antibiotics and mutants for pausing in different stages. To reconstitute the assembly, we will systematically pull-down pre-ribosomes and combine single particle with tomography to put the dynamic process in the context of the whole organelle. To understand co-translational operations, we will stall ribosomes and characterize their partner factors. To elucidate the evolution, we will analyze samples from different species.
Taken together, this will provide fundamental insights into the structural and functional dynamics of organelles.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Deutschland