Dissecting mRNA-ribosome interaction in AU-rich transcriptome of Plasmodium falciparum

解析恶性疟原虫富含 AU 的转录组中 mRNA-核糖体相互作用

基本信息

  • 批准号:
    10798664
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-06-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract – from original application Genome sequencing of P. falciparum, the causative agent of malaria, has laid the foundation for significant biological advances by exposing surprising genomic information. The P. falciparum genome is extremely AT- rich (~80%) and comprised of a large number of genes encoding polyadenosine (polyA) tracks. In most eukaryotes, including humans, polyA tracks act as negative regulators of gene expression. Our recent studies have shown that the translation of mRNAs containing polyA track motifs results in ribosomal stalling and frameshifting in the majority of eukaryotic and bacterial organisms. In contrast to most organisms, P. falciparum can efficiently and accurately translate polyA tracks. Therefore, we want to understand how P. falciparum can effectively translate these genes. We hypothesize that potential contributors to P. falciparum’s unique translation mechanism are RNA-binding proteins, variations in the translation quality control machinery, and adaptations to the ribosomal RNA (rRNA) itself. P. falciparum evolutionary adaptation towards an AT-rich genome and polyA encoded lysine stretches remains to be explored. We first want to identify proteins in P. falciparum that bind to mRNAs containing polyA tracks or stalling sequences and determine the components of the no-go decay mRNA surveillance mechanism within the parasite (Aim 1). By understanding this process, we will begin to understand the fundamental differences between Plasmodium translation and all other characterized eukaryotes. We will use an adapted mRNA tagged system to pull-down mRNAs and examine the proteins binding to these mRNAs in P. falciparum cells (Aim 1a). We also hypothesize that to have an efficient translation of polyA track genes; there must be a unique relationship between mRNA-containing polyA tracks, ribosomes, and mRNA surveillance mechanisms in malaria parasites (Aim 1b). We will analyze features of P. falciparum rRNA involved in polyA translational fidelity and poly-lysine synthesis in vivo (Aim 2). We will use the MS2-tagged ribosome system adapted for P. falciparum rRNAs and ribosome isolation (Aim 2a). Finally, we believe that PfRACK1 protein aids in polyA track translation in Plasmodium cells. We will determine if PfRACK1 assists in polyA translation in both plasmodium and human cell lines and will also examine the differential, stage-dependent ribosomal binding of PfRACK1 within the parasite (Aim 2b). Association of PfRACK1 protein with P. falciparum and human ribosomes and their interaction with polyA mRNAs will be further characterized using single-molecule fluorescence resonance energy transfer (smFRET) The goals of this project are to characterize P. falciparum mRNA surveillance system fully, and we will be among the first to study the translational complexities in the P. falciparum genome. We believe that this information will be crucial to fighting malaria and that these unique features of the parasite can be exploited into new therapeutic targets, thus furthering the battle against malaria.
项目摘要/摘要 - 来自原始应用 恶性疟原虫的基因组测序是疟疾的致病药物,为重要的基础奠定了基础 生物学进步通过暴露惊喜基因组信息。恶性疟原虫基因组极为 丰富(约80%),由大量编码多腺苷(Polya)轨道的基因组成。大多数 真核生物,包括人类,Polya Tracks充当基因表达的负调节剂。我们最近的研究 已经表明,含有polya轨道基序的mRNA的翻译导致核糖体失速和 大多数真核生物和细菌生物的框架。与大多数生物相反,恶性疟原虫 可以有效,准确地翻译Polya轨道。因此,我们想了解恶性疟原虫如何 有效地翻译这些基因。我们假设恶性疟原虫独特翻译的潜在贡献者 机制是RNA结合蛋白,翻译质量控制机制的变化,并适应 核糖体RNA(rRNA)本身。恶性疟原虫的进化适应对富含基因组和polya 编码的赖氨酸拉伸仍有待探索。我们首先想鉴定恶性疟原虫中的蛋白质与结合 含有polya轨道或停滞序列的mRNA,并确定无腐烂mRNA的成分 寄生虫内的监视机制(AIM 1)。通过理解这一过程,我们将开始理解 疟原虫翻译与所有其他特征真核生物之间的基本差异。我们将 使用适应的mRNA标记系统进行下拉mRNA并检查与这些mRNA结合的蛋白质 在恶性疟原虫细胞中(AIM 1A)。我们还假设要对Polya Track基因进行有效的翻译。 含有mRNA的polya轨道,核糖体和mRNA监测之间必须存在独特的关系 疟疾寄生虫的机制(AIM 1B)。我们将分析涉及polya的恶性疟原虫rRNA的特征 体内转化保真度和多赖氨酸合成(AIM 2)。我们将使用MS2标记的核糖体系统 适用于恶性疟原虫RRNA和核糖体分离(AIM 2A)。最后,我们相信PFRACK1蛋白辅助工具 在疟原虫细胞中的polya轨道翻译中。我们将确定PFRACK1是否有助于polya翻译 疟原虫和人类细胞系,还将检查 寄生虫内的Pfrack1(AIM 2B)。 PFRACK1蛋白与恶性疟原虫和人类核糖体的关联 并且它们与Polya mRNA的相互作用将使用单分子荧光进一步表征 共振能量转移(SMFRET)该项目的目标是表征恶性疟原虫mRNA 监视系统完全,我们将成为第一个研究恶性疟原虫的翻译复杂性的人之一 基因组。我们认为,这些信息对于与疟疾作斗争至关重要,并且这些独特的特征 可以将寄生虫探索为新的治疗靶标,从而进一步与疟疾的斗争。

项目成果

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