RNA modification: Mechanism and links to other metabolic pathways

RNA 修饰:机制以及与其他代谢途径的联系

基本信息

  • 批准号:
    10618350
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.06万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-15 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Summary Transfer-RNAs (tRNA) are key molecules of translation, and their ability to accurately and efficiently decode genetic information is dependent on post-transcriptional modification of nucleotides, particularly in the critical anticodon stem loop (ASL). Deficiencies in these modifications can be lethal, and have been linked to a variety of pleiotropic phenotypes and human disease states. The long-term goals of this research program are to develop a detailed understanding of the biosynthetic pathways to complex tRNA modifications, the roles these modifications play in cellular physiology, and to identify novel targets in their pathways for therapeutic intervention. This application specifically focuses on elucidating the molecular mechanisms of formation and specificity of the universal ASL modification threonylcarbamoyladenosine (t6A) in bacteria, and elucidating the regulatory pathways that link it to bacterial cell wall synthesis. t6A is a complex modification found in the ASLs of tRNAs decoding ANN codons, and is critical for tRNA function by preventing ribosomal frameshifting, promoting cognate codon recognition, facilitating tRNA translocation, and serving as a recognition determinant for aminoacyl-tRNA synthetases. In the previous funding period we arrived at the first mechanistic proposal for the t6A biosynthesis cycle in which the proteins TsaC2, TsaB and TsaD function together to install threonylcarbamoyl on A37 of substrate tRNA, while TsaE provides an unexpected ATPase activity required for turnover of the cycle. We also discovered that TsaE is a novel bacterial S/T/Y kinase, and our bioinformatic analyses suggested a linkage of t6A biosynthesis to cell wall metabolism, which raises new questions about the widely reported cell wall synthesis phenotypes associated with t6A deficiency. In the current application we propose 4 specific aims that will allow us to elucidate 1) the tRNA specificity of the bacterial t6A system, 2) the mechanism of TC-AMP transfer in t6A biosynthesis, 3) the mechanism of ATP-hydrolysis driven turnover of the t6A cycle, and 4) the links between TsaE and cell-wall synthesis and/or cell division. This work will be accomplished through a combination of biochemical, structural, genetic, and physiologic approaches.
概括 转移RNA(tRNA)是翻译的关键分子,其准确和准确的能力 有效地解码遗传信息取决于转录后修饰 核苷酸,尤其是在临界反密码子茎环(ASL)中。这些缺陷 修饰可能是致命的,并且与多种多效性表型和 人类疾病状态。该研究计划的长期目标是开发详细的 了解复杂tRNA修饰的生物合成途径,这些作用 修饰在细胞生理学中发挥作用,并在其途径中识别新目标 治疗干预。 该应用特别着重于阐明形成的分子机制 通用ASL修饰的特异性threonylcarbamoyladenosine(T6a)在细菌中, 并阐明将其与细菌细胞壁合成联系起来的调节途径。 T6a是一个复杂的 在TRNA解码ANN密码子的ASL中发现的修改,对于TRNA功能至关重要 通过防止核糖体帧汇总,促进同源密码子识别,促进tRNA 易位,作为氨基酰基-TRNA合成酶的识别决定因素。 在上一个资金期间,我们提出了T6A的第一个机械提案 蛋白质TSAC2,TSAB和TSAD功能一起安装的生物合成周期 Threonylcarbamoyl在底物tRNA的A37上,而TSAE提供了意外的ATPase活性 周期营业额所需。我们还发现TSAE是一种新型细菌S/T/Y激酶, 我们的生物信息学分析表明,T6a生物合成与细胞壁代谢有联系, 这提出了有关广泛报道的细胞壁合成表型相关的新问题 缺乏T6a。 在当前的应用程序中,我们提出了4个具体目标,这将使我们能够阐明1) 细菌T6A系统的tRNA特异性,2)T6a中TC-AMP转移的机理 生物合成,3)ATP-Hydrolssy驱动T6A周期营业额的机制,4) 在TSAE和细胞壁合成和/或细胞分裂之间。这项工作将通过 生化,结构,遗传和生理方法的结合。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanism and catalytic strategy of the prokaryotic-specific GTP cyclohydrolase-IB.
原核生物特异性GTP环化水解酶-IB的机制和催化策略。
  • DOI:
    10.1042/bcj20161025
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Paranagama,Naduni;Bonnett,ShilahA;Alvarez,Jonathan;Luthra,Amit;Stec,Boguslaw;Gustafson,Andrew;Iwata-Reuyl,Dirk;Swairjo,ManalA
  • 通讯作者:
    Swairjo,ManalA
Structure-based design of guanosine analogue inhibitors targeting GTP cyclohydrolase IB towards a new class of antibiotics.
针对 GTP 环水解酶 IB 的鸟苷类似物抑制剂的基于结构的设计,成为一类新型抗生素。
  • DOI:
    10.1016/j.bmcl.2019.126818
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Samaan,GeorgeN;Paranagama,Naduni;Haque,Ayesha;Hecht,DavidA;Swairjo,ManalA;Purse,ByronW
  • 通讯作者:
    Purse,ByronW
Crystal structure of the archaeosine synthase QueF-like-Insights into amidino transfer and tRNA recognition by the tunnel fold.
  • DOI:
    10.1002/prot.25202
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Mei, Xianghan;Alvarez, Jonathan;Bon Ramos, Adriana;Samanta, Uttamkumar;Iwata-Reuyl, Dirk;Swairjo, Manal A.
  • 通讯作者:
    Swairjo, Manal A.
The Importance of Being Modified: The Role of RNA Modifications in Translational Fidelity.
  • DOI:
    10.1016/bs.enz.2017.03.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Agris PF;Narendran A;Sarachan K;Väre VYP;Eruysal E
  • 通讯作者:
    Eruysal E
Deazaguanine derivatives, examples of crosstalk between RNA and DNA modification pathways.
  • DOI:
    10.1080/15476286.2016.1265200
  • 发表时间:
    2017-09-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Hutinet G;Swarjo MA;de Crécy-Lagard V
  • 通讯作者:
    de Crécy-Lagard V
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