Samspel mellan proteiner och RNA i makromolekylära komplex
- Diarienummer
- F06-0010
- Start- och slutdatum
- 080301-141231
- Beviljat belopp
- 8 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
Målet med min forskning är att med hjälp av röntgenkristallografisk strukturbestämning kombinerat med biokemi förstå hur proteiner och RNA samverkar i stora komplex av fysiologisk relevans. Flera av de komplex som studeras är intressanta läkemedelsmål. Genom att studera följande system är mitt långsiktiga mål att bygga upp en forskargrupp i världsklass inom strukturella studier av protein-RNA-komplex. Projektets huvudmål är att strukturellt och biokemiskt förstå: * aspekter av proteinsyntesen såsom kodon-beroende tRNA drop-off, tRNA-beroende avvikelser i ribosomens läsram samt hur elongeringsfaktor P fungerar * Rix-komplexets funktion i eukaryot ribosom-biogenes * hur ett stopp-kodon avläses som selenocystein hos eukaryoter * hur proteinet Hfq assisterar micro-RNA-funktion i bakterier * hur fragil-X-proteinet interagerar med RNA under neuronal utveckling Komponenter kommer att klonas och överuttryckas och/eller renas från bakterier. Efter biokemisk karakterisering kommer komplexen att kristalliseras och strukturbestämmas med hjälp av röntgenkristallografi. Funktionella hypoteser från strukturerna kommer att testas biokemiskt i gruppen eller genom samarbeten. Förväntade resultat är kristallstrukturer som kan generera funktionell förståelse och idéer till inhiberingsmekanismer för de enskilda systemen. Generellt är målet att få förståelse för hur proteiner och RNA samverkar i en levande cell.
Populärvetenskaplig beskrivning
Proteiner och ribonukleinsyra (RNA) är två viktiga beståndsdelar i allt liv. De är båda polymerer, dvs. långa kedjor sammansatta av ett begränsat antal olika byggstenar. Byggstenarna i proteiner kallas aminosyror, medan RNA består av baser. Proteiner bygger upp muskler och hår, transporterar syre i blodet och ser till att kemin i kroppen fungerar som den ska. Även RNA kan ha många olika funktioner. En sorts RNA, budbärar-RNA (mRNA), fungerar som en passiv kopia av en del av genomet, medan annat RNA har aktiva funktioner i cellen. Målet med det här projektet är att förstå hur proteiner och RNA samverkar i olika processer i cellen. Ett exempel där proteiner och RNA fungerar tillsammans är ribosomer, cellernas proteinfabriker. En bakterieribosom är ungefär 0,02 mikrometer stor, och sammansatt av proteiner och kedjor av RNA. Ribosomen avläser den genetiska koden från mRNA. Tre baser i mRNA översätts med hjälp av ett specifikt transport-RNA (tRNA) till en aminosyra. Den nya aminosyran kopplas till de föregående, och koden matas fram tre steg så att nästa tre baser kan översättas av ett nytt tRNA. Denna process fortsätter tills koden för ett helt protein är översatt och kedjan av aminosyror, ett färdigt protein, lämnar ribosomen. Många antibiotika blockerar bakteriers ribosomer och bättre förståelse för hur ribosomen fungerar kan bidra till utveckling av nya eller förbättrade antibiotika. Ibland ramlar vissa tRNA av från ribosomen innan proteinet är klart och andra tRNA får ribosomen att mata fram koden två eller fyra steg i stället för tre. Jag vill ta reda på varför dessa avvikelser sker. För att ta reda på detta skall jag undersöka hur de tRNA som orsakar fenomenen binds till ribosomen. Med hjälp av röntgenkristallografi kan jag se precis hur det ser ut när ett visst tRNA, mRNA och ribosomen möts och jämföra med hur det ser ut i det normala fallet. På liknande sätt vill jag studera andra processer där proteiner och RNA samverkar. Detta kan t ex. ge ny kunskap om hur ribosomer bildas, vilket har koppling till flera olika sjukdomar. Jag vill också undersöka hur det RNA-bindande proteinet fragil-X fungerar i neuronal utveckling. Förändringar i detta protein orsakar den vanligaste formen av genetiskt förståndshandikapp. Förhoppningen är att denna forskning ska ge ökad förståelse för hur proteiner och RNA fungerar tillsammans och att denna kunskap ska kunna användas till utveckling av nya läkemedel.