Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Argonautenproteine in den Prozess der Genregulation eingreifen

14.11.2013
Heidelberger Wissenschaftler identifizieren Proteinmotive, die die Stilllegung von Genen mitbestimmen

Die Funktion bestimmter Proteine im Prozess der Genregulation, der sogenannten Argonautenproteine (Ago), haben Biowissenschaftler der Universität Heidelberg untersucht.


Das Puzzle symbolisiert die vier prinzipiellen Domänen, aus denen humane Argonautenproteine aufgebaut sind. Bildnachweis: Dirk Grimm

Sie sind der Frage nachgegangen, warum nur das humane Ago2, nicht aber das eng verwandte Ago3 beim Menschen in der Lage ist, Gene zielgerichtet und direkt abzuschalten. Mit Hilfe einer neuen Untersuchungsmethode ist es den Forschern um Dr. Dirk Grimm gelungen, erstmals zwei „Motive“ dieses Proteins zu identifizieren, deren korrekte Kombination mit einem bereits bekannten Proteinbereich die Fähigkeit von Ago2 zur Gen-Stilllegung ermöglicht.

Von den Forschungsergebnissen erhoffen sich die Wissenschaftler neue Möglichkeiten in der biologischen und medizinischen Grundlagenforschung zum künstlich erzeugten Abschalten von Genen.

Mit ihrer speziellen Untersuchungsmethode, die die Bezeichnung „gerichtete Protein-Evolution“ trägt, konnten die Heidelberger Wissenschaftler eine große Bibliothek von „Mischwesen“ aus humanem Ago2 und seinem nahen Verwandten Ago3 generieren. Aus diesen Chimären wurden einzelne Proteine mit einem charakteristischen Erscheinungsbild – dem Phänotyp – von Ago2 isoliert. Eine vergleichende bioinformatische Analyse der Kandidaten mit dem stärksten Ago2-Phänotyp erbrachte ein „überraschendes Ergebnis“, wie Dr. Grimm betont. Die Forscher, die dem Exzellenzcluster „CellNetworks“ der Universität Heidelberg angehören, fanden wiederkehrend eine Anreicherung von zwei kurzen Motiven in einem speziellen Bereich des Argonautenproteins, dem N-Terminus am Ende des Proteins.

„Dieses Resultat war unerwartet, weil nach gängiger Lehrmeinung ein ganz anderer, bereits bekannter Proteinbereich mit der Bezeichnung PIWI-Domäne allein für die genregulierenden Eigenschaften von Ago2 verantwortlich ist“, sagt Dr. Grimm. „Wir konnten jedoch zeigen, dass erst die korrekte Kombination dieser drei Proteinbestandteile Ago2 die Fähigkeit verleiht, auf spezielle Weise das Abschalten von Genen auszulösen.“ Die Gen-Stillegung beruht dabei auf der sogenannten RNA-Interferenz: Das auch als „slicer“ bezeichnete Ago2 schneidet die Boten-RNA, die die in der DNA gespeicherte Information transportiert und in Proteine übersetzt.

Nach den Worten von Erstautorin Nina Schürmann ermöglichen die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten ein neues Verständnis der Argonautenproteine. Sie zeigen, dass spezielle Ago-Funktionen nicht von isolierten Proteindomänen, sondern durch ein komplexes Wechselspiel mehrerer aktivierender oder hemmender Bereiche bestimmt werden. Für die Forscher ergibt sich daraus die Hoffnung, in Zukunft komplett neue Proteineigenschaften erzeugen und damit möglicherweise auch die RNA-Interferenzprozesse weiter verbessern zu können, wie Dr. Grimm betont. Um die Forschung weiter voranzutreiben, haben die Heidelberger Wissenschaftler eine Bibliothek von Chimären der insgesamt vier humanen Argonautenproteine generiert und zudem eine Analysesoftware entwickelt, die auch von anderen Anwendern eingesetzt werden kann. In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Robert Russell und Dr. Leonardo Trabuco, die ebenfalls am Exzellenzcluster „CellNetworks“ forschen, konnte erstmals auch eine Struktur des humanen Ago3 modelliert werden.

Dirk Grimm leitet am Exzellenzcluster „CellNetworks“ die Nachwuchsgruppe „Virus-Host Interactions“, die im BioQuant-Zentrum der Universität Heidelberg angesiedelt ist. Die Gruppe gehört am Universitätsklinikum Heidelberg dem Department für Infektiologie unter der Leitung von Prof. Dr. Hans-Georg Kräusslich an und wird durch die Chica und Heinz Schaller Stiftung (CHS) unterstützt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Structural & Molecular Biology“ veröffentlicht.

Informationen im Internet:
Dr. Dirk Grimm: http://www.cellnetworks.uni-hd.de/13843/personal_data
Exzellenzcluster „CellNetworks“: http://www.cellnetworks.uni-hd.de
BioQuant-Zentrum: http://www.bioquant.uni-heidelberg.de
Department für Infektiologie: http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/UEberblick.1208.0.html
Originalpublikation:
N. Schürmann, L.G. Trabuco, Ch. Bender, R.B. Russell & D. Grimm: Molecular dissection of human Argonaute proteins by DNA shuffling, Nature Structural & Molecular Biology 20, 818-826 (2013), doi: 10.1038/nsmb.2607
Kontakt:
Dr. Dirk Grimm
Exzellenzcluster „CellNetworks“
BioQuant-Zentrum
Telefon (06221) 54-51339
dirk.grimm@bioquant.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | EurekAlert!
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht UVB-Strahlung beeinflusst Verhalten von Stichlingen
13.12.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Mikroorganismen auf zwei Kontinenten studieren
13.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften