Projekti / Programi
Strukturna in dinamična karakterizacija mitohondrijskih transportnih RNA (mt-tRNA) in njihovih fragmentov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
mitohondriji, tRNA, mt-tRNA, tRNA fragmenti, RNA strukture, patološke mutacije, modificirani nukleotidi, psevdouridin, NMR spektroskopija, RDC, nanodiski, PRORP1, maturacija, encimi maturacije tRNA
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
35144 |
dr. Vojč Kocman |
Kemija |
Vodja |
2021 - 2023 |
46 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
21.007 |
Povzetek
Mitohondrijske bolezni prizadenejo 1/5000 posameznikov in so posledice sprememb v strukturi proteinov ali RNA molekul, ki se nahajajo v mitohondrijih. Te spremembe so lahko neposredno povezane s patološkimi mutacijami mitohondrijske ali jedrske DNA. Več kot 50% patoloških mutacij mitohondrijske DNA (mt-DNA), se nahaja v genih, ki kodirajo mitohondrijske tRNA molekule mt-tRNA). Zanimivo je, da več kot 250 patogenih mutacij mt-tRNA leži predvsem zunaj antikodona ali diskriminatornih baz, ki so ključne za prepoznavanje in aminoacilacijo mt-tRNA, kar kaže na to, da te mutacije povzročajo motnje v lokalni ali globalni strukturi in dinamiki mt-tRNA in negativno vplivajo na interakcije med mt-tRNA in encimi zorenja mt-tRNA ter mitohondrijskim prevajalnim proteinskim sistemom. Znanstveniki še vedno nimajo dostopa do visoko resolucijskih struktur mt-tRNA, ki bi jim omogočile, da bi strukturno razložili številne patologije mt-tRNA in bi bile v pomoč pri racionalni zasnovi novih zdravilnih učinkovin. Poleg tega so mt-tRNA vključene v še vedno slabo razumljeno biogenezo fragmentov mt-tRNA, ki so zelo regulirane molekule pomembne za vzdrževanje homeostaze celic, in sodelujejo v procesih, kot so utišanje (onko)genov, procesiranje RNA, prevajanje mRNA molekul in epigenetska regulacija. Kljub temu, da igrajo pomembno biološko vlogo, so še vedno skoraj povsem strukturno neokarakterizirane. Na podlagi mojih predhodnih NMR eksperimentov na tRNA B. Subtilis tRNA Asp in analize redkih NMR spektrov, ki sem jih našel v literaturi, sem opazil, da imajo molekule tRNA potencial za ustvarjanje zelo ugodnih NMR spektralnih lastnosti. Prejšnje študije so predlagale, da je glavna omejitev pri strukturni karakterizaciji mt-tRNA dejstvo, da so mt-tRNA zelo dinamične molekule in morajo vključevati veliko modificiranih nukleotidov, ki jih dodajajo encimi zorenja tRNA, da stabilizirajo mt-tRNA strukture. Verjamem, da sem v edinstvenem položaju za spopadanje s temi izzivi, saj lahko izvajam tako in vitro transkripcijo T7 kot kemično sintezo na trdnem nosilcu, kar mi daje popoln nadzor nad vnosom modificiranih in (13C, 15N in 2H) izotopsko obogatenih ostankov v mt-tRNA. Hkrati imam dostop do encimov za zorenje mt-tRNA od mojega kolaboratorja z Univerze v Michiganu. V primeru fragmentov mt-tRNA verjamem, da so glede na njihove kratke sekvence RNA idealni sistemi za preučevanje z NMR spektroskopijo. Ker ni na voljo veliko struktur mt-tRNA in fragmentov mt-tRNA z visoko ločljivostjo bo vsaka objava strukture mt-tRNA na atomskem nivoju resolucije pomembno prispevala v strukturno bazo podatkov RNA. Strukture z visoko ločljivostjo fragmentov mt-tRNA bodo začele razpravo o pomenu teh strukture za celično biologijo. S pomočjo struktur mt-tRNA bo mogoče odgovoriti, kakšno vlogo ima struktura in dinamika pri interakcijah med mt-tRNA in encimi zorenja mt-tRNA ali mitohondrijskim prevajalnim proteinskim sistemom. Prav tako bo mogoče razumeti, kako se te interakcije podrejo v primeru patoloških mutacij.
