Diplomová práce

Strukturní analýza posunu čtecího rámce mRNA během translokace

Structural analysis of mRNA frameshifting during translocation

Bc. et Bc. Jakub Hlaváček
Anotace

Translace je základní proces ve všech oblastech života, při kterém ribozomy s vysokou rychlostí a přesností dekódují messengerovou RNA (mRNA) do proteinů. Aminoacyl-transferové RNA (aa-tRNA) jsou dopravovány do ribozomálního A-místa elongačním faktorem Tu (EF-Tu) v podobě ternárních komplexů, zatímco elongační faktor G (EF-G) katalyzuje translokaci tRNA a mRNA skrze ribozom. V tomto procesu se tRNA …více

Abstract

Translation is a fundamental process in all domains of life, in which ribosomes de-code the messenger RNA (mRNA) into proteins with high speed and fidelity. Ami-noacyl-transfer RNAs (aa-tRNAs) are delivered to the ribosomal A-site by elonga-tion factor Tu (EF-Tu) as ternary complexes, while elongation factor G (EF-G) ca-talyses tRNA and mRNA translocation through the ribosome. In this process, the …více

Zadání práce
Translation is a fundamental gene regulation mechanism crucial for all domains of life. During translation elongation, the anticodon of transfer RNA (tRNA) pairs with the corresponding codon on messenger RNA (mRNA) according to the reading frame at the ribosomal A site. However, this precise process can be disrupted under certain conditions, leading to a shift in the reading frame, known as frameshifting. This shift mainly occurs during the second phase of elongation, called translocation, which is facilitated by elongation factor G (EF-G). 

In this study, we focus on the translocation event, where mRNA-tRNA base pairs, initially located in the P and A sites of the ribosome, are translocated to the E and P sites, respectively, with the assistance of EF-G. To investigate whether frameshifting occurs, we employ specifically designed mRNA sequences encoding a frameshifting signal, along with tRNAs prone to frameshifting. Our goal is to understand how the mRNA-tRNA base pairs are stabilized within the ribosome following a frameshift in the mRNA reading frame. We will utilize cryogenic electron microscopy (cryo-EM) to observe this process at near-atomic resolution.

Literature:

1. Costello, A., Peterson, A.A., Lanster, D.L. et al. Efficient genetic code expansion without host genome modifications. Nat Biotechnol (2024).
2. Rodnina, M.V. Decoding and recoding of mRNA sequences by the ribosome. Annual Rev. of Biophys. 52:1, 161-182 (2023).
3. Demo, G., Gamper, H.B., Loveland, A.B. et al. Structural basis for +1 ribosomal frameshifting during EF-G-catalyzed translocation. Nat Commun 12, 4644 (2021).
4. Hong S., Sunita S., Maehigashi T. et al. Mechanism of tRNA-mediated +1 ribosomal frameshifting. PNAS 115(44):11226-11231 (2018).

Práce zkontrolována:
15. 5. 2026 10:11, Mgr. Gabriel Demo, Ph.D., učo 150765

Upozornění:

Část závěrečné práce byla v souladu s § 47b zákona o vysokých školách skryta z důvodu překážky pro její zveřejnění do 13. 5. 2029.

Odůvodnění: Zveřejnění částí této závěrečné práce týkající se kapitol anglický abstrakt, 3. Aims and hypothesis, kapitoly 4.1.3 až 4.1.6, 5.4, 6 a 7 je z důvodu ochrany duševního vlastnictví odloženo do 13. 5. 2029.

Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
9. 6. 2026
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

Mgr. Gabriel Demo, Ph.D., učo 150765
GaDe CSB CEITEC MU

Oponent

Mgr. Jiří Nováček, Ph.D., učo 151132
CryoEM CSB CEITEC MU

Konzultant

Gabriel Soares Guerra, PhD., učo 250414
GaDe CSB CEITEC MU

  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.