Ppr10-Mpa1复合物参与线粒体蛋白合成机制的研究

基本信息
批准号:31770810
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:黄鹰
学科分类:
依托单位:南京师范大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王钦,周降生,吴琳,苏茹月,李燕,谢婉秋,丁萍,张琳琳
关键词:
相互作用RNA翻译调控机制复合物
结项摘要

The pentatricopeptide repeat (PPR) proteins are RNA-binding proteins that are found in eukaryotes. PPR proteins participate in RNA metabolism including 5’-end processing of rRNA and tRNA, as well as editing,splicing,stability and translation of mRNA, and thus are essential to organellar gene expression. In our previous studies, we have found that Schizosaccharomyces pombe Ppr10 and a novel protein Mpa1 form a complex which is required for mitochondrial protein synthesis, but the underlying mechanism is unknown. In this project, we will use biochemical, genetic and high-throughput sequencing approaches to elucidate the mechanism by which the Ppr10-Mpa1 complex activates mitochondrial translation. First, we will use in vitro biochemical approaches and functional complementation assays to investigate the molecular mechanism and the biological significance of the interaction between Ppr10 and Mpa1. Next, we will use the RNA gel mobility shift assay and the PAR-CLIP approach to identify the RNA binding site (s) of the Ppr10-Mpa1 complex. Lastly, we will investigate the role of the Ppr10-Mpa1 complex in mitochondrial translation using mitoribosome profiling and mitoribosome footprinting. The results from this project should help understand the molecular code for how PPR proteins recognize their target RNAs and provide new insights into the mechanism of mitochondrial protein synthesis.

PPR蛋白是一类广泛存在于真核生物中的RNA结合蛋白,参与细胞器RNA的加工、编辑、剪切、稳定性及翻译等RNA代谢过程。我们前期研究发现,裂殖酵母PPR蛋白Ppr10和Mpa1形成复合物,并且这个复合物参与线粒体蛋白合成,但作用机制不清楚。本项目拟以生化手段、遗传手段及高通量RNA测序技术,进一步研究Ppr10-Mpa1复合物在线粒体翻译中的作用。首先,通过体外生化实验和功能互补实验,研究Ppr10和Mpa1相互作用的分子机制及其生物学意义。采用RNA凝胶迁移方法及光活性增强的核糖核苷交联和免疫共沉淀(PAR-CLIP)方法,确定Ppr10-Mpa1复合物识别线粒体mRNA的结合位点。最后,通过线粒体核糖体图谱分析和线粒体核糖体指纹分析,研究Ppr10-Mpa1复合物如何在线粒体蛋白合成中发挥作用。该课题的研究有助于解析PPR蛋白识别靶RNA的分子密码及认识线粒体蛋白合成的机制。

项目摘要

我们先前研究发现,粟酒裂殖酵母PPR蛋白Ppr10和线粒体翻译激活因子Mpa1形成一个稳定的复合物。线粒体有两个翻译起始因子(Mti2和Mti3),该复合物只与Mti2相互作用并对线粒体mRNA翻译是必须的。但不清楚Ppr10-Mpa1如何发挥重要作用。在本基金的支助下,我们深入研究了Ppr10-Mpa1复合物的作用机制。我们发现Ppr10-Mpa1复合物和线粒体核糖体小亚基结合,促进Mti2和Mti3和线粒体核糖体小亚基的结合。缺失Ppr10-Mpa1复合物影响线粒体基因组编码的呼吸链亚基Cox1和Cob1 mRNA结合到线粒体核糖体上。缺失Mti2破坏Mti3和线粒体核糖体小亚基结合,而缺失Mti3不影响Mti2和线粒体核糖体小亚基结合。根据这些研究结果,我们提出了一个Ppr10-Mpa1在线粒体蛋白翻译中作用的模型。在这个模型中, Ppr10-Mpa1通过和线粒体核糖体小亚基及线粒体翻译起始因子Mti2相互作用,帮助Mti2结合到线粒体核糖体小亚基上,然后Mti3结合到线粒体核糖体小亚基上。Mti2和Mti3帮助线粒体基因组编码的mRNA和起始tRNA结合到核糖体小亚基上的正确位置。我们还发现,缺失ppr10引起线粒体氧化磷酸化受损,在细胞生长稳定期触发氧化应激反应,激活促丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,上调逆境胁迫相关蛋白的表达。破坏MAPK信号通路会导致deltappr10细胞生长速度大幅度减慢、细胞周期阻滞、寿命大幅度缩短。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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