Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine kleine Base für alle Fälle

14.01.2008
Wissenschaftler haben einen Mechanismus indentifiziert, nach dem Gene auch dann in Proteine übersetzt werden können, wenn die Zelle Dolmetscher einspart. Die kleine Base Uracil (U) kann dann an einer entscheidenden Stelle mit allen anderen Basen paaren.

Wissenschaftler um Ralph Bock vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam haben dazu Chloroplasten von Tabakpflanzen so verändert, dass ihnen für den Einbau der Aminosäure Glycin nicht mehr die nach klassischer Ansicht mindestens zwei tRNAs zur Verfügung standen, sondern nur jeweils eine. Dabei konnten sie zeigen, dass die kleine Base Uracil (U) mit allen anderen Basen paaren kann und so eine Art molekularen Dietrich bildet. Das hat zurfolge, dass Genome wesentlich kleiner und kompakter sein können (Nature Structural and Molecular Biology, 14.01.2008).


Die Chloroplasten von Tabakpflanzen wurden so verändert, dass ihnen für den Einbau der Aminosäure Glycin nicht mehr mindestens zwei tRNAs zur Verfügung standen, sondern nur jeweils eine. Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie

Zum Hintergrund: Die genetische Information beinhaltet den Bauplan für die Eiweiße (Proteine) jeder Zelle. Diese Information ist in der Erbsubstanz (engl.: DNA) gespeichert. Von der DNA werden kurzlebige Abschriften hergestellt (Boten-RNA), an die sogenannte tRNA-Moleküle binden können. An diese tRNA-Moleküle ist jeweils eine spezielle Aminosäure gekoppelt. tRNA-Moleküle passen immer nur an bestimmte Stellen der Boten-RNA, die jeweils durch drei Nukleotidbasen markiert sind. Über diesen genetischen Code kann die Erbinformation in eine Reihenfolge von Aminosäuren übertragen werden. Dass Gene über dieses Schlüssel-Schloss-Prinzip mit mindestens 32 Schlüsseln in die biologisch wirksamen Proteine übersetzt werden, ist seit den Arbeiten des Mitentdeckers der DNA-Doppelhelix, Francis Crick, bekannt.

Die Bausteine der Erbsubstanz, die Nukleinsäuren (DNA und RNA), bestehen aus vier Informationsträgern, den sogenannten Basen. Die Basen der RNA-Moleküle heißen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Uracil (U). Kombinationen aus jeweils drei dieser Basen bestimmen die spätere Reihenfolge der Aminosäuren (Eiweißbausteine). Für die meisten der 21 Aminosäuren stehen dabei nach den Regeln des genetischen Codes mehrere Basenkombinationen zur Verfügung. Der Einbau wird durch sogenannte tRNAs vermittelt, die die jeweilige Dreierkombination von Basen erkennen und dann den entsprechenden Aminosäurebaustein an der richtigen Stelle in das Protein einbauen. Dies geschieht durch die Paarung zweier jeweils passender Basen. C passt auf G und A auf U.

... mehr zu:
»Aminosäure »BASE »Chloroplaste »Protein »Uracil

Jetzt müssen Schulbücher ergänzt und umgeschrieben werden: Denn den Max-Planck-Wissenschaftlern in Potsdam ist es nun gelungen, den Mechanismus aufzuklären, durch den auch mit weniger "Schlüsseln" die komplette genetische Information umgesetzt werden kann. Dieser als "Superwobbeln" bezeichnete Effekt konnte durch Experimente an Chloroplasten von Tabakpflanzen erstmals experimentell bestätigt werden. Die alternative Theorie, dass es für den korrekten Einbau mancher Aminosäuren ausreicht, wenn nur zwei Nukleotidbasen der Boten-RNA mit der tRNA paaren, konnte widerlegt werden - große, "sperrige" Nukleotidbasen, wie z.B. Guanin, lassen dies nicht zu. Die kleine, flexible Base Uracil hingegen kann mit allen anderen Basen paaren und damit gewissermaßen als "Joker" oder "Dietrich" wirken. "Durch diesen Mechanismus können Genome kleiner und kompakter sein, weil nicht alle tRNA-Moleküle vorhanden sein müssen", sagt Marcelo Rogalski, Mitglied der Arbeitsgruppe um Professor Bock. Die genetische Information werde dabei nach wie vor korrekt und ausreichend schnell übersetzt. Seit einigen Jahren ist bekannt, dass es einige Bakterien und Zellorganellen (Chloroplasten und Mitochondrien) gibt, die nicht für jede Basenkombination die passende tRNA besitzen. An Chloroplasten sollte nun herausgefunden werden, ob das Schlüssel-Schloss-Prinzip der tRNA durch einen "Dietrichmechanismus" einzelner tRNAs umgangen wird.

Originalveröffentlichung:

Marcelo Rogalski, Daniel Karcher & Ralph Bock
Superwobbling facilitates translation with reduced tRNA sets.
Nature Structural and Molecular Biology, 14.01.2008

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Aminosäure BASE Chloroplaste Protein Uracil

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie