See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)" projekt ETF9020
ETF9020 "Mitokondri translatsiooni initsiatsioonifaktorite levik, funktsioon ja evolutsioon uurituna in silico, in vitro ja in vivo meetodite abil (1.01.2012−31.12.2015)", Gemma Atkinson, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Tehnoloogiainstituut.
ETF9020
Mitokondri translatsiooni initsiatsioonifaktorite levik, funktsioon ja evolutsioon uurituna in silico, in vitro ja in vivo meetodite abil
Investigation of the distribution, function and evolution of mitochondrial translation initiation factors across the eukaryotic tree of life by means of in silico, in vitro and in vivo approaches
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.1. BiokeemiaP310 Proteiinid, ensümoloogia1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt34,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. GeneetikaB220 Geneetika, tsütogeneetika 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt33,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB330 Paleozooloogia, fülogenees 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt33,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201217 400,00 EUR
01.01.2013−31.12.201317 400,00 EUR
01.01.2014−31.12.201417 400,00 EUR
01.01.2015−31.12.201517 400,00 EUR
69 600,00 EUR

Translatsioon mitokondrites on oma olemuselt bakteriaalset tüüpi väljendades selle organelli päritolu bakteriaalsest endosümbioosist. Erinevalt bakteriaalsetest eellastest on mitokondriaalne translatsioon limiteeritud vaid mõne mRNA’ga, mis kodeerivad hingamisahela membraanivalke. Lisaks väikesele konserveerunud komplektile ribosomaalsest RNAst, ribosoomi valkudest ja translatsioonifaktoritest, hõlmab mitokondriaalne translatsioon suurel arvul komponente, mis on evolutsioonis eri aegadel ja eri fülogeneetilistes liinides tihti kas lisandunud või ära kadunud. Klassikalised bakteri initsiatsioonifaktorid IF1, IF2 ja IF3 on bakterites universaalsed, kuid ainult IF2 (mIF2) on universaalne mitokondrites. Mitokondriaalset IF1te (mIF1) ei ole olemas, spetsiifilist insertsiooni mIF2s on pakutud välja selle funktsiooni asendajana. Mitokondriaalset IF3e (mIF3), mis on küll olemas paljudes eukarüootides, ei ole eelnevalt identifitseeritud pagaripärmis, ühes kõige tavalisemas mitokondriaalse translatsiooni mudelorganismis. Pärmis on identifitseeritud mitmed „translatsiooni aktivaatorvalgud“, millest kahel (Aep3 ja Rsm28) näivad olevat ka IF1/3 sarnased omadused mõjutades mIF2 seondumist ribosoomile ja sõltuvust initsiaator-tRNA formüleerimisest. Kuna eelnev evolutsiooniline analüüs puudub, siis on käesoleva projekti esmaseks eesmärgiks selgitada mitrokondriaalsete initsiatsioonifaktorite funktsionaalset evolutsiooni, alustades mIF2e, mIF3e ja translatsiooni aktivaatorite in silico analüüsist. Eelkatsed on andnud julgustavaid tulemusi identifitseerides mIF3e homoloogi pagaripärmis Saccharomyces cerevisiae ja näidates, et mIF2 insertsioon on väga varieeruv, olles pikkuselt ja järjestuselt konserveerunud ainult selgroogsetes. Seega on tõenäoline, et muud mehhanismid peale mIF2e insertsiooni kompenseerivad mIF1 puudumist mitokondrites. Oodatavalt pakub evolutsiooniline analüüs hüpoteese translatsioonifaktorite rollide ja funktsionaalselt tähtsate valgupiirkondade kohta. Neid hüpoteese testitakse koostöös Eesti- ja väliskolleegidega kasutades biokeemia ja geneetika meetodeid. Meie tulemused oleksid olulised mõjutamaks edasisi uuringuid mitokondriaalsete translatsioonifaktorite vallas; eriti arvestades, et mitmed neist on seotud inimese haigustega, mIF3e puhul Parkinsoni tõvega.
Mitochondrial translation is essentially bacteria-like, reflecting the bacterial endosymbiotic ancestory of the eukaryotic organelle. However, unlike the translation system of its bacterial ancestors, mitochondrial translation is limited to just a few mRNAs, mainly coding for intermembrane components of the respiratory complex. Around a minimal conserved core of ribosomal RNA, ribosomal proteins and translation factors, evolution of mitochondrial translation is extremely dynamic and taxon-specific, with various components of the translational machinery coming and going at different times and in different evolutionary lineages. The classical bacterial initiation factors IF1, IF2 and IF3 are universal in bacteria, but only IF2 is universal in mitochondria (mIF2). Mitochondrial IF1 (mIF1) is totally lacking, and an insertion in mIF2 has been suggested to functionally compensate for its absence. Mitochondrial IF3 (mIF3), although known to be present in various eukaryotes, has not previously been identified in budding yeast, the model organism of choice for studying mitochondrial translation in vivo. Numerous mitochondrial “translational activator” proteins have been identified in yeast, two of which (Aep3 and Rsm28) appear to have IF1/3-like functions, affecting mIF2 binding and dependence on formylation of the initiator tRNA. In the absence of previous evolutionary analyses, the primary aim of this project is to elucidate the functional evolution of mitochondrial initiation factors, beginning with systematic in silico analyses of mIF2, mIF3 and translational activators. The results of preliminary sequence searching are very positive, revealing a possible mIF3 homolog in budding yeast Saccharomyces cerevisiae, and showing that the mIF2 insertion is actually highly variable and restricted in length and primary sequence conservation to vertebrates, suggesting that there are other mechanisms accommodating for the loss of mIF1 in mitochondria. The in silico analyses will generate hypotheses concerning the role of factors and specific residues that will be tested with biochemistry and genetics experiments in collaboration with local and international colleagues. Our results will be particularly important for directing future research into mitochondrial translation factors, which are associated with various human diseases, including Parkinson’s disease in the case of mIF3.
Projekti jooksul uuriti mitokondri valgusünteesi initsiatsioonifaktorite levikut, funktsiooni ja evolutsiooni üle kogu eukarüootse eluslooduse, kasutades in silico, in vitro ja in vivo meetodeid. Projekti eksperimentaalne osa keskendus pagaripärm Saccharomyces cerevisiae mitokondri translatsiooni initsiatsioonifaktorile mIF3/AIM23. Avastasime selle faktori (Atkinson NAR 2012), leidsime kinnitust tema rollile mitokondri valgusünteesis (Atkinson NAR2012, Kuzmenko 2014 Biochimie), ja nägime, et selle faktori kaotus häirib mitokondri valgusünteesi tasakaalu (Kuzmenko 2016 Scientific Reports). Lisaks uurisime mitokondri translatsioonifaktorite ja -aktivaatorite evolutsiooni ja levikut (Atkinson NAR 2012). Meie ja teiste teadusgruppide töö tulemused paluti meil kokku võtta kahes ülevaateartiklis mitokondriaalse valgusünteesi töömehhanismidest ja evolutsioonist (Kuzmenko 2014 Biochimie, Kuzmenko 2013 Biochemistry (Moscow)). Lisaks mitokondriaalse valgusünteesi paremale mõistmisele on projekt edendanud ka mitmeid seonduvaid valdkondi: bakteri valgusünteesi ja poomisvastuse mehhanismid ja evolutsioon; antibiootikumide toimemehhanismid ja tolerantsus.