Proteinsynthese

Ribosomen sind kleine Nanomaschinen, die die Übersetzung von mRNAs in die Aminosäuresequenz von Proteinen durchführen. Die Herstellung dieser Maschinen ist der energieaufwändigste Prozess in der Zelle und daher eng koordiniert mit Zellwachstum und Zellteilung. Wir wollen im Detail verstehen, wie Zellen neue Ribosomen aus ribosomaler RNAs und ribosomalen Proteinen assemblieren können. Insbesondere wollen wir aufklären, welche Rolle AAA-ATPasen und RNA Helikasen in diesem Prozess spielen. Dazu nutzen wir ein breites Spektrum an biochemischen und biophysikalischen Methoden inklusive der cryo-EM. Da die Assemblierung von Ribosomen auch ein vielversprechendes Ziel für Anti-Tumor Chemotherapie ist, arbeiten wir auch an der Entwicklung von Wirkstoffen, die diesen Prozess gezielt hemmen.   

Die Synthese von Ribosomen ist ein hochkomplexer Prozess, besonders in eukaryotischen Zellen. Daran sind nicht nur die späteren Bestandteile des Ribosoms, die ribosomalen Proteine und die ribosomale RNA, sondern auch zahlreiche Hilfsproteine, die als Ribosomen-Assemblierungsfaktoren bekannt sind, beteiligt. Ein entscheidender Schritt in diesem Prozess ist der sichere und effiziente Transport der neu synthetisierten ribosomalen Proteine vom Zytoplasma in den Zellkern, wo die Ribosomensynthese beginnt. Unsere Forschung konzentriert sich darauf, die Mechanismen des Imports von ribosomalen Proteinen in den Zellkern und die schützende Rolle von Chaperonen während dieses Transports aufzudecken. Außerdem sind wir bestrebt, bisher unbekannte Ribosomen-Assemblierungsfaktoren zu identifizieren und ihre Funktionen zu verstehen. Abschließend untersuchen wir, wie posttranslationale Modifikationen wie Phosphorylierung und Methylierung die Funktionen von ribosomalen Proteinen und Assemblierungsfaktoren regulieren.

Wir untersuchen RNA-Helikasen und ihre zentralen Funktionen bei der Assemblierung eukaryotischer Ribosomen. Diese Klasse von Enzymen katalysiert die Faltung besonders komplexer rRNA Regionen, sowie die Ablösung von Proteinen (Assemblierungsfaktoren) und snoRNAs von entstehenden Ribosomen. Spezifische Cofaktoren regulieren dabei die Aktivität der Helikasen und rekrutieren sie an ihre prä-ribosomalen Substrate. Unsere Forschung basiert auf einer Reihe biochemischer Methoden in Kombination mit strukturbiologischen Untersuchungen mittels Kryo-Elektronenmikroskopie.