Descrizione del progetto
I ribosomi non sono tutti uguali
I mitocondri e i cloroplasti sono organelli cellulari che svolgono un ruolo nel percorso energetico. I mitocondri si trovano in piante e animali e costituiscono le cosiddette centrali energetiche delle cellule, con la scomposizione delle sostanze nutritive (innanzitutto il glucosio) per produrre energia sotto forma di adenosina trifosfato. Tuttavia, gli animali ottengono le proprie sostanze nutritive ricche di energia ingerendole, mentre le piante producono glucosio per mezzo della fotosintesi nei cloroplasti delle piante. Mitocondri e cloroplasti hanno avuto probabilmente antenati batterici che hanno sviluppato relazioni simbiotiche con le cellule ospiti e sono diventati alla fine gli organelli che conosciamo oggi. Entrambi dispongono del proprio apparato per la produzione di proteine, tra cui DNA e ribosomi, ma non sappiamo ancora molto sui ribosomi in mitocondri e cloroplasti. Il progetto Orgasome, finanziato dall’UE, prevede di ottenere una ricostruzione sperimentale «time-lapse» della traslazione in questi due organelli per analizzare a fondo la questione.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
10691 Stockholm
Svezia