Description du projet
Tous les ribosomes ne naissent pas égaux
Les mitochondries et les chloroplastes sont des organites cellulaires qui jouent un rôle dans la voie énergétique. On retrouve les mitochondries, appelées locomotives des cellules, dans les végétaux et les animaux. Elles décomposent les nutriments (principalement le glucose) afin de produire de l’énergie sous la forme d’adénosine triphosphate (ATP). Toutefois, les animaux obtiennent leurs nutriments riches en énergie en les ingérant, alors que les végétaux produisent leur glucose via la photosynthèse survenant dans les chloroplastes des végétaux. Les mitochondries et les chloroplastes ont probablement des ancêtres bactériens ayant développé des relations symbiotiques avec les cellules hôtes et ont fini par devenir les organites que nous connaissons aujourd’hui. Tous deux ont leur propre mécanisme de fabrication de protéines, y compris l’ADN et les ribosomes, mais nous ignorons encore beaucoup de choses sur les ribosomes des mitochondries et des chloroplastes. Le projet Orgasome, financé par l’UE, compte parvenir à une reconstitution expérimentale en temps réel de la traduction dans ces deux organites afin d’aller au fond des choses.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
10691 Stockholm
Suède