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Originaltitel:
Die dreidimensionale Organisation des bakteriellen und eukaryotischen Translationsapparates 
Übersetzter Titel:
The Three-Dimensional Organization of the Bacterial and the Eukaryotic Translation Machinery 
Jahr:
2009 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Chemie 
Betreuer:
Baumeister, Wolfgang (Prof. Dr.) 
Gutachter:
Baumeister, Wolfgang (Prof. Dr.); Buchner, Johannes (Prof. Dr.); Weinkauf, Sevil (Prof. Dr.) 
Sprache:
de 
Fachgebiet:
BIO Biowissenschaften 
Stichworte:
Ribosom, Polysom, Polyribosom, Translation, Proteinfaltung, 3D, Elektronenmikroskopie, KryoEM, Tomographie 
Übersetzte Stichworte:
ribosome, polysome, polyribosome, translation, protein folding, 3D, electron microscopy, cryoEM, tomography 
Kurzfassung:
Strukturelle Untersuchungen des bakteriellen Ribosoms haben zu weitgehenden molekularen Einblicken in die molekularen Mechanismen der Proteinsynthese geführt. In dieser Arbeit wird diese atomare Strukturinformation in den übergeordneten Kontext aktiv translatierender Polyribosomen (Polysomen) einzufügen: Anhand Kryolektronentomographie wird die dreidimensionale Elektronendichtekarte von in vitro generierten und ex vivo präparierten bakteriellen Polysomen erzeugt und eine Referenzstruktur des 70S Ribosoms mit einem Mustererkennungsalgorithmus eingepasst. Wir gewinnen so die Topologie nativer Polysomen und können Aussagen über die relative Konfiguration zwischen Nachbarribosomen treffen. Es zeigt sich, dass die 30S Untereinheiten bevorzugt eng beieinander zu liegen kommen können, wohingegen die 50S Untereinheiten bevorzugt „nach außen“ zur zytosolischen Seite orientiert sind. So sind die Peptidausgänge der einzelnen Ribosomen zumeist so positioniert, dass die räumliche Nähe eines benachbarten Ribosoms minimiert wird. Dies könnte auf einen evolutionär konservierten Mechanismus der Translationsmaschinerie hindeuten, der Interaktionen zwischen naszierenden Peptiden minimieren hilft. In einem weiterführenden Teil dieser Arbeit wird das periphere Zytoplasma einer humanen Zelle per Elektronentomographie und template matching untersucht. Zunächst lässt sich zeigen, dass sich per Mittelung der Subtomogramme von Ribosomen in situ strukturelle Charakteristika bei einer Auflösung von < 4 nm erkennen lassen. Zudem konnte eine spezifische Konfiguration benachbarter Ribosomen in der Zelle gefunden werden, die sich mit bakteriellen Polysomen vergleichen lässt. Diese Arbeit stellt einen weiteren Schritt dar, 3D Dichtekarten großer Komplexe in zellulärer oder quasi-zellulärer Umgebung heterogener Proben zu rekonstruieren, um aus der Analyse der supramolekularen, relativen Verteilung Rückschlüsse auf die zugrundeliegende biologische Funktion ziehen zu können und um die räumliche Organisation der nativen Zelle in ihrer Gesamtheit zu verstehen. 
Übersetzte Kurzfassung:
Recent structural studies provided detailed mechanistic insights of the ribosome in its different functional states and its interplay with ribosome-bound complexes involved in nascent peptide folding, processing or targeting. However, it is largely unknown how the translational machinery is spatially arranged in the context of translating polysomes. Here, cryo electron tomography and a template matching approach were employed to map 70S ribosomes in vitrified bacterial translation extr...    »
 
Mündliche Prüfung:
26.08.2009 
Seiten:
149 
Letzte Änderung:
23.11.2009