Mechanismen von RNA Helikasen in der Ribosomenbiogenese

Ribosomen sind zelluläre Maschinen verantwortlich für die Übersetzung der genetischen Information kodiert auf messenger-RNAs in Proteine. Sie bestehen aus einer kleinen und einer großen Untereinheit, die aus ribosomalen RNAs (rRNAs) und ribosomalen Proteinen zusammengesetzt sind.Die Assemblierung derRibosomenerfolgtdurch einen hochkomplexen Prozess, der die Aktivität von über 200 Assemblierungsfaktoren erfordert. Zusammen mit kleinen nukleolären RNAs (snoRNAs) stellen diese Faktoren die Synthese funktionsfähiger Ribosomen sicher. In diesem Forschungsprojekt ist unser Ziel, die Funktionen von RNA-Helikasen in der Ribosomenbiogenesezu untersuchen.RNA-Helikasen sind Enzyme, die wichtige Reifungsschritte während der Ribosomenassemblierung bewerkstelligen und dabei besonders komplexe Bereiche der rRNA umgestalten. Die genauen Funktionen der 20 RNA-Helikasen, die an diesem Prozess beteiligt sind, sind jedoch weitgehend unbekannt. Diese Funktionen könnten nicht nur das Umordnen von RNA-Strukturen umfassen, sondern auch das Abtrennen von snoRNAs oder Assemblierungsfaktoren von der rRNA. Darüber hinaus arbeiten Helikasen zusammen mit spezifischen Kofaktoren, welche ihre Aktivität regulieren und sie während des Assemblierungsprozesses an die richtigen Stellen auf ribosomalen Vorläuferpartikeln führen. Um die Mechanismen von RNA-Helikasen auf entstehenden Ribosomen aufzudecken, werden wir eine Kombination aus genetischen und biochemischen Methoden in Verbindung mit strukturellen Untersuchungen unter Verwendung der Kryo-Elektronenmikroskopie einsetzen. Durch Mutation spezifischer Elemente, die für die Funktion der Helikasen erforderlich sind, werden wir die Ribosomenbiogenese effizient hemmen können. Wir werden ribosomale Vorläuferpartikel aus Zellen isolieren, die diese Helikase-Mutanten exprimieren und somit in einem bestimmten Reifungsstadium feststecken. Die Reinigung solcher Vorläuferpartikel aus verschiedenen Mutanten wird das zelluläre RNA- und Proteininteraktionsnetzwerk der Helikasen aufdecken, einschließlich der spezifischen Kofaktoren, die ihre Aktivitäten regulieren. Darüber hinaus werden detaillierte Untersuchungen derstrukturellen Veränderungen in den isolierten prä-ribosomalen Partikeln es uns ermöglichen, die genauen Funktionen der RNA-Helikasen und ihre spezifischen Substrate zu bestimmen. In den letzten Jahren hat die Ribosomenbiogenese auch bei der Erforschung von Krankheiten anBedeutung gewonnen,da Mutationen in ribosomalenProteinenund Assemblierungsfaktoren zu spezifischen Störungen führen können, die als Ribosomopathien bekannt sind. Darüber hinaus sind Krebszellen auf sehr hohe Raten der Proteinsynthese angewiesen. Ein detailliertes Verständnis der Ribosomenbiogenese könnte daher wertvolle Einblicke in Krankheitsmechanismen liefern und möglicherweise zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien führen.