Coordination of translation and assembly of protein complexes

蛋白质复合物翻译和组装的协调

基本信息

项目摘要

A large percent of any proteome of living cells acquires function only when participating in oligomeric protein complexes, but little is known about the process of protein complex assembly. In the previous funding period, we established that in five of the six bacterial protein complexes examined, complex assembly begins co-translationally involving subunit association with nascent chains of partner subunits once the contact interphase is exposed on the surface of the translating ribosome. We further found in proof-of-principle experiments using heterodimeric bacterial luciferase encoded by the luxA-luxB operon, that contiguous positioning of luxA-luxB on the polycistronic mRNA allows localized translation promoting efficient complex assembly in E. coli cells. This suggests a widespread mechanism which links protein complex assembly and function directly to genetically encoded and positional (physical) information. This conceptual advance now provides an area rich with regulatory potential which we propose to explore in the upcoming funding period.We will use a set of suitable protein complexes, and focus on mechanistic aspects of protein complex assembly in E. coli and how the assembly mechanism integrates with the actively translating ribosome. Specifically, we will first investigate nascent chain interactions per se. Using ribosome profiling, biochemical and genetic methodologies, we will investigate structural and kinetic features of nascent chain interactions with partner subunits (in collaboration with N. Budisa and M. Rodnina), and provide quantitative data for a mathematical description of an assembly reaction by our collaborator R. Lipowsky (Specific Aims I to III). We will then also investigate how organization of genes in operons affects co-translational assembly and determine the effect of translation speed on subunit assembly (Specific Aims IV and V). This will elucidate the interplay between physical and genetic information decoded and transmitted during translation into 3-dimensional protein complex assembly, and cellular function.
大部分活细胞的蛋白质组只有在参与寡聚蛋白质复合物时才获得功能,但对蛋白质复合物组装过程知之甚少。在前一个资助期间,我们确定,在五个六细菌蛋白质复合物检查,复杂的装配开始co-experimentally涉及亚基协会与新生链的合作伙伴亚基一旦接触界面暴露在翻译核糖体的表面上。我们在使用由luxA-luxB操纵子编码的异二聚体细菌荧光素酶的原理验证实验中进一步发现,luxA-luxB在多顺反子mRNA上的连续定位允许局部翻译,从而促进E.大肠杆菌细胞。这表明了一种广泛的机制,将蛋白质复合物的组装和功能直接与遗传编码和位置(物理)信息联系起来。这一概念上的进步现在提供了一个领域丰富的监管潜力,我们建议探索在即将到来的fundingperiod.We将使用一套合适的蛋白质复合物,并专注于蛋白质复合物组装在大肠杆菌的机制方面。以及组装机制如何与积极翻译的核糖体整合。具体来说,我们将首先研究新生链相互作用本身。利用核糖体分析、生物化学和遗传学方法,我们将研究新生链与伙伴亚基相互作用的结构和动力学特征(与N。Budisa和M. Rodnina),并为我们的合作者R. Lipowsky(具体目标一至三)。然后,我们还将研究操纵子中基因的组织如何影响共翻译组装,并确定翻译速度对亚基组装的影响(特定目的IV和V)。这将阐明在翻译成三维蛋白质复合物组装和细胞功能期间解码和传输的物理和遗传信息之间的相互作用。

项目成果

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