Forschungsprojekt zur bakteriellen Translationseinleitung (AG Wilson)

10. März 2026, von Daniel Wilson

Foto: Daniel Wilson

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Daniel Wilson am Institut für Biochemie und Molekularbiologie an der MIN Fakultät der Universität Hamburg wurde mit einem erheblichen Förderbetrag der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ausgezeichnet. Diese Förderung ermöglicht eine internationale Zusammenarbeit mit Dr. Pohl Milon an der Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC) in Lima, Peru. Das dreijährige Projekt hat das Ziel, die molekularen Mechanismen der Initiation der bakteriellen Proteinbiosynthese umfassend zu erforschen — mit besonderem Fokus auf den Einfluss verschiedener Start-Codons und mRNA-Strukturen, die diesen fundamentalen Prozess regulieren.

Dieses innovative Vorhaben baut auf einer erfolgreichen vorherigen Zusammenarbeit auf, deren Ergebnisse im vergangenen Jahr in Nature Communications veröffentlicht wurden (12. März 2025; 16(1):2470; doi: 10.1038/s41467-025-57731-8). Diese Studie lieferte hochauflösende cryo-EM-Strukturen (2,0–3,0 Å) von bakteriellen 30S-Initiationskomplexen und zeigte, wie Antibiotika wie Kasugamycin, Edeine und GE81112 innerhalb des Ribosoms binden und bestimmte Schritte der Komplexbildung beeinflussen. Diese strukturellen Einblicke in die Wirkmechanismen der Inhibitoren, sowie die Dynamik der Initiation waren nur dank der exzellenten cryo-EM-Einrichtungen am CSSB Zentrum für Strukturelle Systembiologie in Hamburg möglich, die sowohl die frühere als auch die laufende hochauflösende Strukturforschung ermöglichen.

Das aktuelle Projekt baut auf diesen fundamentalen Arbeiten auf, indem es untersucht, wie die Translationseinleitung bei verschiedenen mRNA-Start-Codons abläuft, einschließlich nicht-kanonischer Codons wie GUG, UUG, CUG und AUU, sowohl in vivo als auch in vitro. Das übergeordnete Ziel ist es, die Parameter zu identifizieren, die die Genauigkeit und Effizienz der Translation steuern, um unser Verständnis der bakteriellen Genregulationsstrategien zu vertiefen. Hochauflösende cryo-EM-Strukturen, kombiniert mit biochemischen Analysen, werden dazu benutzt, die Wechselwirkungen zwischen Ribosomen, mRNA, Initiator-tRNA und assoziierten Faktoren zu entschlüsseln. Die hervorragende cryo-EM-Infrastruktur am CSSB Hamburg war entscheidend für die Erzeugung der detaillierten Strukturen, die sowohl die vorherigen als auch die aktuellen Projekte untermauern.