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Protein synthesis in organelles

Descripción del proyecto

No todos los ribosomas se crean de la misma manera

Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos celulares que intervienen en la vía energética. Las mitocondrias están en plantas y animales y son las denominadas centrales eléctricas de las células, ya que descomponen los nutrientes (principalmente glucosa) para producir energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP). Con todo, los animales obtienen sus nutrientes ricos en energía al ingerirlos, mientras que las plantas fabrican la glucosa a través de la fotosíntesis en sus cloroplastos. Tanto las mitocondrias como los cloroplastos tienen antepasados bacterianos que desarrollaron relaciones simbióticas con las células hospedadoras y que, con el tiempo, se convirtieron en los orgánulos que hoy en día conocemos. Ambos poseen sus propios mecanismos para fabricar proteínas e incluso el ADN y los ribosomas, pero todavía desconocemos mucho sobre los ribosomas de las mitocondrias y los cloroplastos. El proyecto Orgasome, financiado con fondos europeos, prevé obtener una reconstrucción con «lapso de tiempo» experimental de la transformación en estos dos orgánulos para llegar al fondo de la cuestión.

Objetivo

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.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2018-STG

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Institución de acogida

UNIVERSITAET MUENSTER
Aportación neta de la UEn
€ 1 157 296,19
Dirección
SCHLOSSPLATZ 2
48149 Muenster
Alemania
Región
Nordrhein-Westfalen Münster Münster, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 157 296,19

Beneficiarios (2)