Translationsinitiationsfaktoren in Haloferax volcanii
Authors:   , Schramm Franziska Verena 
Published: October 2021

In allen drei Domänen des Lebens ist in der Translation die Initiation der geschwindigkeits-bestimmende Schritt. Die Effizienz der Translationsinitiation und ihre unterschiedliche Regula-tion ist von Translationsinitiationsfaktoren (IFs) abhängig. Bakterien enthalten nur drei IFs, während die Anzahl bei Archaeen (aIFs) und Eukaryoten (eIFs) deutlich höher ist. Das Archaeon Haloferax volcanii beispielsweise besitzt 14 Gene, die für aIFs bzw. deren Untereinheiten kodieren. Eine Deletionsanalyse ergab, dass fünf aIFs essenziell und neun aIFs nicht essenziell sind. Um einen Einblick in die Funktions- und Interaktionsbereiche der aIFs in H. volcanii zu erhalten, wurden die aIFs mit einem His-Tag versehen und überexpri-miert. Die Überexpression erfolgte in der jeweiligen Deletionsmutante. Für essenzielle aIFs fand sie im Wildtyp statt. Durch Affinitätsaufreinigungen wurden die aIFs und ihre Bindungs-partner isoliert und mittels Massenspektrometrie (MS) identifiziert. Für den Ausschluss unspe-zifischer Proteine dienten zwei stringente Kontrollen als Referenz, das Reportergen Dihydro-folatreduktase (HVO_1279) mit His-Tag und das Expressionsplasmid ohne Gen. Die ersten Arbeiten konzentrierten sich auf den heterotrimeren Faktor aIF2. Er bindet die Ini-tiator-tRNA und ist damit für die Bildung des Präinitiationskomplexes von zentraler Bedeu-tung. Der Faktor aIF2 besteht aus jeweils einer α-, β- und γ-Untereinheit. In H. volcanii existie-ren zwei Orthologe für aIF2β. Die Überexpressionen der α-, β1-, β2- und γ-Untereinheiten führten zur Co-Isolation der jeweils anderen Untereinheiten des aIF2 (α, β1/ β2, γ). Die Strategie der Co-Affinitätsaufreinigung und MS wurde auf alle weiteren annotierten aIFs ausgedehnt, um mögliche Funktionen zu identifizieren und ein potenzielles Interaktionsnetz-werk der aIFs zu erstellen. Für alle aIFs konnte ein unterschiedliches Muster an co-gereinigten Proteinen festgestellt werden. Mitgereinigte Proteine waren aIFs, Proteine der Translation, Transkription, Replikation und ribosomale Proteine. Auch RNA-Polymerase-Untereinheiten (RNAPUs) konnten co-isoliert werden. Mit 13 der 14 aIFs konnten andere Ini-tiationsfaktoren co-gereinigt werden. Sechs aIFs konnten zu Beginn bei keinem weiteren Initi-ationsfaktor mitgereinigt werden. Einer dieser Faktoren war aIF2β-1, der jedoch in den Affini-tätsaufreinigungen mit nachfolgender FPLC von aIF2β-2 identifiziert werden konnte. Der Fak-tor aIF1 konnte nur in der stationären Phase von aIF2α mitgereinigt werden. Die am häufigsten co-gereinigten Proteine waren aIF2Bδ-1 und aIF5B. Für aIF2Bδ-1 kam dies überraschend, da er bereits als Translationsinitiationsfaktor ausgeschlossen wurde. Mit dem Faktor aIF2Bδ-1 selbst konnten fünf aIFs co-gereinigt werden. Da mit den aIFs auch RNAPUs co-gereinigt werden konnten, wurden sieben RNAPUs ebenfalls mit einem His-Tag versehen und überexprimiert. Auch mit den RNAPUs konnten aIFs, sowie weitere Proteine der Translation mitgereinigt werden. Diese Umstände legen nahe, dass es möglicherweise eine engere Verbindung der Tran-skription und Translation in H. volcanii geben könnte, als bisher angenommen.