Funktionales Zusammenspiel ribosomen-assoziierter Chaperone und Faktoren

Beschreibung

Um ihre Funktionen in der Zelle ausführen zu können, müssen Proteine in ihre native Struktur falten. Der initiale Faltungsprozess bei der in vivo Proteinbiosynthese durch Ribosomen ist hierbei von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund besitzen Zellen molekulare Chaperone, die in der Lage sind durch direkte Bindung an Ribosomen mit naszierenden Polypeptidketten zu interagieren und deren ko-translationale Faltung zu beeinflussen. Um genauere Einblicke in die grundlegenden Mechanismen der ko-translationalen Proteinfaltung zu erhalten, werden verschiedene Aspekte untersucht. Besonderes Interesse gilt hierbei der Strukturausbildung von ribosomen-assoziierten naszierenden Polypeptidketten, dem Einfluss von Chaperonen hierauf und den mechanistischen Unterschieden in Eu- und Prokaryonten. Hierzu wird eine Methode entwickelt, die es erlaubt homogene Populationen an Ribosomen mit spezifisch arretierten Peptidketten in vivo quantitativ zu generieren. Diese Komplexe werden anschließend für Strukturanalysen und biochemische Experimente eingesetzt, welche es ermöglichen neue Erkenntnisse über den Einfluss von Chaperonen auf naszierende Polypeptide zu erlangen.

 

Institutionen
  • Graduiertenschule Chemische Biologie
  • Zukunftskolleg
  • FB Biologie
Publikationen
  Eichmann, Cédric; Preissler, Steffen; Riek, Roland; Deuerling, Elke(2010): Cotranslational structure acquisition of nascent polypeptides monitored by NMR spectroscopy Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ; 107 (2010), 20. - S. 9111-9116

Cotranslational structure acquisition of nascent polypeptides monitored by NMR spectroscopy

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The folding of proteins in living cells may start during their synthesis when the polypeptides emerge gradually at the ribosomal exit tunnel. However, our current understanding of cotranslational folding processes at the atomic level is limited. We employed NMR spectroscopy to monitor the conformation of the SH3 domain from α-spectrin at sequential stages of elongation via in vivo ribosome-arrested 15N,13C-labeled nascent polypeptides. These nascent chains exposed either the entire SH3 domain or C-terminally truncated segments thereof, thus providing snapshots of the translation process. We show that nascent SH3 polypeptides remain unstructured during elongation but fold into a compact, native-like β-sheet assembly when the entire sequence information is available. Moreover, the ribosome neither imposes major conformational constraints nor significantly interacts with exposed unfolded nascent SH3 domain moieties. Our data provide evidence for a domainwise folding of the SH3 domain on ribosomes without significant population of folding intermediates. The domain follows a thermodynamically favorable pathway in which sequential folding units are stabilized, thus avoiding kinetic traps during the process of cotranslational folding.

Forschungszusammenhang (Projekte)

Mittelgeber
NameKennzifferBeschreibungLaufzeit
Exzellenzinitiative510/09Zukunftskolleg01.12.2008 – 30.11.2009
Weitere Informationen
Laufzeit: bis 30.09.2009
Link: Projekthomepage