Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nachschub für die Massenproduktion - Zentraler Apparat des Zellwachstums sichtbar gemacht

31.12.2007
Zellen müssen große Mengen Protein herstellen, um wachsen zu können. Dazu müssen die Proteinfabriken selbst, die Ribosomen, in hoher Zahl gebildet werden. Der erste Schritt dazu wird durch ein riesiges Enzym im Zellkern bewerkstelligt, die RNA-Polymerase I oder Pol I. Das macht Pol I zu einem wichtigen Regulator des Zellwachstums, das ohne Proteinmassenproduktion nicht erfolgen kann. Gerät das Zellwachstum außer Kontrolle, entsteht Krebs.

Trotz der Bedeutung von Pol I war bislang aber nur wenig über das Enzym bekannt, vor allem, weil es nicht in großen Mengen hergestellt werden konnte. Ein interdisziplinäres Forscherteam um Professor Patrick Cramer und Professor Roland Beckmann, Genzentrum und Department für Chemie und Biochemie der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München konnte nun die dreidimensionale Struktur der Pol I sichtbar machen und ihre Funktion detailliert untersuchen.

Wie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Cell" berichtet, zeigte sich unter anderem, dass Pol I sorgfältiger arbeitet als die bislang untersuchte Schwester-Polymerase Pol II, die die Baupläne für die Proteinsynthese liefert. Cramer und Beckmann gehören dem Exzellenzcluster "Center for integrated Protein Science Munich (CIPSM)" an.

Wie das bei Geschwistern oft ist: Eines bekommt die ganze Aufmerksamkeit, obwohl die anderen nicht weniger interessant sind. Das gilt auch für drei Enzyme, die in den Zellkernen höherer Organismen RNAs produzieren, die RNA-Polymerasen Pol I, II und III. "Die Pol II ist mittlerweile ganz gut verstanden", berichtet Cramer. "Schließlich stellt sie die so genannten mRNAs nach Anleitung der Gene her, die dann als Bauanleitung für Proteine dienen. Von den Schwesterenzymen Pol I und Pol III dagegen weiß man wenig. Dabei ist Pol I eines der wichtigsten Arbeitspferde in der Zelle: Dieses Enzym stellt bis zu 80 Prozent der RNA in der Zelle her und reguliert das Zellwachtum." RNA ist eine dem Erbmolekül DNA nahe verwandte Nukleinsäure und erfüllt in der Zelle zentrale Aufgaben.

... mehr zu:
»Enzym »Pol »RNA »Ribosom »Zellwachstum

Pol I stellt die so genannten rRNAs her, die Hauptbestandteile der Ribosomen, also den zellulären Proteinfabriken. Das Enzym erzeugt ein Vorläufermolekül, das dann in die verschiedenen rRNAs prozessiert wird. Dieser Vorgang ist der erste Schritt beim Aufbau neuer Ribosomen. Dank der vorliegenden Arbeit steht aber nun auch die Pol I im Rampenlicht - und muss sich nicht mehr hinter der berühmten Schwester Pol II verstecken. "Wir konnten zeigen, dass Pol I über Fähigkeiten verfügt, die Pol II nicht hat", so Cramer. "Zum einen hat sie eine eingebaute Funktion zur Fehlerkorrektur. So ist sichergestellt, dass die RNA-Produkte und damit auch die Ribosomen ordentlich funktionieren. Zudem sorgt ein eingebauter Elongationsfaktor dafür, dass Pol I nicht stehen bleibt und das RNA-Produkt fertig stellt."

Dafür aber mussten die Wissenschaftler alle technischen Register ziehen. Pol I ist ein sehr großes und komplexes Enzym mit 14 Untereinheiten und etwa 50.000 Atomen. Allein das Enzym in ausreichender Menge zu gewinnen, erforderte Jahre. Den Forschern kam bei der Aufklärung der Struktur zugute, dass es Ähnlichkeiten zwischen den Schwesterpolymerasen gibt. Das betrifft vor allem die zentralen Regionen des Enyzms. Diese Bereiche konnten die Wissenschaftler aufgrund der bereits strukturell entschlüsselten Pol II modellieren. Ein wichtiger Bereich, bei dem aber keine Modellierung möglich war, wurde kristallisiert und einer Röntgenanalyse unterzogen. Dabei zeigte sich, wie dieser Bereich bei der Initiaton der RNA-Synthese funktioniert.

Nach Zusammenfügen aller Puzzle-Teile wurde ein komplettes Modell des Enzyms mit allen 14 Untereinheiten erstellt, was eine Analyse mittels Kryo-Elektronenmikroskopie erforderte. Anders als bei dem herkömmlichen Verfahren werden die Präparate dabei nicht chemisch fixiert, sondern schockgefroren - in der Hoffnung, ein "lebensechtes" Bild zu erhalten. "Nun konnten wir erstmals ein komplettes Modell der Pol I erhalten. Es zeigt eine einzigartige Oberflächenstruktur, die Wechselwirkungen mit spezifischen Faktoren ermöglicht und teilweise erklärt, wie die verschiedenen Polymerasen ihre zugeordneten Gene finden", so Cramer.

Publikation:
"Functional Architecture of RNA Polymerase I",
Claus-D. Kuhn, Sebastian R. Geiger, Sonja Baumli, Marco Gartmann, Jochen Gerber, Stefan Jennebach, Thorsten Mielke, Herbert Tschochner, Roland Beckmann, and Patrick Cramer Cell, 28. Dezember 2007
Ansprechpartner:
Professor Dr. Patrick Cramer (bis 2. Januar 2008 nur per E-Mail zu erreichen) Direktor des Genzentrums der LMU Department für Chemie und Biochemie
Tel.: 089-2180-76965
Fax: 089-2180-76999
E-Mail: cramer@lmb.uni-muenchen.de
Professor Dr. Roland Beckmann
Genzentrum der LMU und
Department für Chemie und Biochemie
Tel.: 089-2180-76900
E-Mail: beckmann@lmb.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Enzym Pol RNA Ribosom Zellwachstum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie
22.02.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften