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Investigating the molecular mechanisms of translational reprogramming during cellular stress

Projektbeschreibung

Was Zellen tun, um sich auf die Stressbekämpfung zu konzentrieren

Veränderte extrazelluläre Bedingungen können die Struktur und Funktion von Makromolekülen schädigen. Zum Beispiel kann ein längeres Ungleichgewicht zwischen der Erzeugung freier Radikale und der Verfügbarkeit von Antioxidantien (oxidativer Stress) Zellen, Proteine und DNA des Körpers schädigen. Die Reaktion der Zellen auf Stress wird durch einen hochgradig konservierten adaptiven Signalweg, die integrierte Stressreaktion, gesteuert. Ähnlich wie bei der zellulären Triage widmet die Zelle den Hauptteil ihrer Translationsenergie der stressbezogenen Boten-RNA, während die Translation anderer Boten-RNA unterbrochen wird. Über diese Mechanismen ist jedoch noch nicht alles bekannt. Das Projekt mRNAstress führt Einzelmoleküluntersuchungen zur RNA-Translation bei gleichzeitiger Manipulation von Stressoren durch. Eine Aufklärung der hinter der translationalen Reprogrammierung als Reaktion auf Stress verborgenen Mechanismen wird weitreichende Auswirkungen auf Gesundheit und Krankheit des Menschen haben.

Ziel

Cells are frequently exposed to stress conditions, which can disrupt cellular homeostasis and result in cell death. To minimize the damage and adapt to the stress condition, eukaryotic cells employ a highly conserved signaling pathway, the integrated stress response, which integrates a variety of intrinsic and extrinsic stress signals to reprogram mRNA translation. Consequently, translation of most mRNAs is inhibited to conserve energy, while a select group of stress-related mRNAs is preferentially translated to promote recovery and restore homeostasis. This preferential translation of stress-related mRNAs depends on special sequence elements called upstream open reading frames (uORF), but the molecular mechanisms behind this process remain largely unclear. To investigate the translational reprogramming during cellular stress, I will exploit recent advances in single-molecule imaging of mRNA translation in living human cells.

First, to understand how uORFs facilitate the preferential translation of stress-related transcripts in stressed cells, I will apply single-molecule imaging of mRNA translation to measure the translational dynamics at different start codons of uORF-containing reporter mRNAs. Next, I will test how the translational reprogramming is affected by the formation of stress-inducible ribonucleoprotein granules (stress granules). To this end, I will combine the single-molecule imaging of mRNA translation with imaging and optogenetic manipulation of stress granules. Last, to complement the single-molecule imaging approach, the same reporter mRNAs will be subjected to proximity-dependent labelling assays in order to identify novel factors that facilitate stress-induced translation.

Together, this project will provide important insights into the regulation of mRNA translation during cellular stress. This will also expand our understanding of pathological conditions that involve misregulation of the integrated stress response.

Koordinator

FRIEDRICH MIESCHER INSTITUTE FOR BIOMEDICAL RESEARCH FONDATION
Netto-EU-Beitrag
€ 191 149,44
Adresse
MAULBEERSTRASSE 66
4058 Basel
Schweiz

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Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Nordwestschweiz Basel-Stadt
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 191 149,44