Forschungsprojekt Prof. Wilson: Bewältigung von intrazellulärem Stress: GCN-Proteine überwachen Ribosomenkollisionen

20. Oktober 2021, von Daniel Wilson

Foto: Wilson

Abbildung 1 Struktur von GCN1 (orange) und GCN20 (gelb) im Komplex mit einem führenden, blockierten Ribosom und dem folgenden, kollidierenden Ribosom (mit kleinen 40S und großen 60S ribosomalen Untereinheiten)

Alle lebenden Zellen müssen sich schnell und effizient an eine Vielzahl unterschiedlicher Umweltbelastungen anpassen, um zu überleben. In allen Eukaryonten spielen die sogenannten "GCN"-Proteine eine entscheidende Rolle bei dieser Transformation. Die Proteine GCN1 und GCN20 überwachen verschiedene zelluläre Stresssituationen, indem sie die Effizienz überwachen, mit der die Ribosomen mRNAs translatieren und Proteine produzieren können. Wenn Stress, wie z. B. Nährstoffmangel, dazu führt, dass Ribosomen ins Stocken geraten und kollidieren, rekrutieren die GCN1-GCN20-Proteine die GCN2-Kinase zu den kollidierenden Ribosomen und aktivieren diese. Anschließend phosphoryliert GCN2 den Translations-Initiationsfaktor eIF2, der wiederum die gesamten Proteinexpressionswege innerhalb der Zelle neu verkabelt. Bei Säugetieren ist GCN2 wichtig für die Bildung des Langzeitgedächtnisses, das Ernährungsverhalten und die Regulierung des Immunsystems und wurde auch bei verschiedenen Krankheiten wie neurologischen Störungen (z. B. Alzheimer), Krebs und Virusinfektionen in Betracht gezogen. In unseren vorherigen Arbeiten haben wir gestresste Ribosomen erfasst, die von GCN1- und GCN20-Proteinen erkannt werden (Abbildung 1), und im aktuellen Projekt wollen wir sichtbar machen, wie GCN2 zu den kollidierten Ribosomen rekrutiert und dann aktiviert wird.