Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leipziger Forscher schauen der Evolution über die Schulter

09.07.2008
Leipziger Forscher haben ein Beispiel dafür gefunden, wie die Evolution auf Molekülebene funktioniert. Die Wissenschaftler rund um Prof. Dr. Mario Mörl vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig haben sich mit Enzymen beschäftigt, die für die Reifung und Funktionalität so genannter tRNAs von Bedeutung sind.

"tRNAs sind deshalb so wichtig, weil sie als Adaptormoleküle mit Aminosäuren beladen werden und dafür sorgen, dass der in der DNA angelegte 'Bauplan' für Organismen umgesetzt werden kann", erläutert Prof. Mörl zu den Untersuchungen seines Teams, deren Ergebnisse die Forscher kürzlich im Fachmagazin "Proceedings Of The National Academy Of Science of the United States of America" ausführlich darstellen konnten. Ihr Hauptaugenmerk galt dabei den CCA-Enzymen.

tRNAs sorgen für die Übersetzung der im Erbgut eingelagerten Informationen zum Aufbau von Proteinen, wie beispielsweise Insulin. Damit eine tRNA mit einem Proteinbaustein beladen werden kann, benötigt sie eine entsprechende Beladungsstelle. Diese besteht aus drei aufeinander folgenden Nukleotiden, zwei C- und einem A-Nukleotid (CCA).

Normalerweise, so Prof. Mörl, synthetisieren spezialisierte Katalysatoren, die CCA-Enzyme, diese Andockstelle. "Es gibt aber auch Organismen, die ein Zwillingspaar an Enzymen besitzen, die sich diese Aufgabe teilen: ein Enzym addiert die beiden C-Reste, ein zweites das am Ende stehende A."

... mehr zu:
»Enzym »Evolution

Nun war bislang völlig unbekannt, weshalb ein CC-Enzym kein A-Nukleotid einbauen kann. Hier haben die Leipziger Forscher jetzt eine Wissenslücke schließen können. "Man kann sich das fast wie bei einer Maschine vorstellen, bei der bestimmte Bauteile, etwa Zahnräder, an genau festgelegten Stellen vorhanden sein müssen, damit die Maschine als Ganzes funktioniert", erklärt der Biochemiker. Dabei kommt es darauf an, dass jedes Maschinenteil an der richtigen Stelle sitzt, die richtige Form und Größe hat. Bei den Enzymen ging es deshalb um die Frage, was den Einbau von A bei den CC-Enzymen verhindert.

"Wir konnten zeigen, dass in dem Enzym ein wichtiges Gelenk fehlt, das zum Einbau des A-Nukleotids benötigt wird", so Mörl. Vergleichbar sei dies mit einer Zange: Je nachdem, wie weit sie sich öffnet, können unterschiedlich starke Materialien damit gegriffen werden. Beim Aufbau des CC-Enzyms ist es ähnlich: Fehlt das beschriebene Gelenk, kann es nur zum Einbau des kleineren C-Nukleotids kommen, weil das nicht weiter geöffnete Enzym das größere A -Nukleotid nicht binden kann.

Die Leipziger Wissenschaftler gingen bei ihren Forschungen aber noch einen entscheidenden Schritt weiter. Nachdem sie das Fehlen der Gelenk-Region beim CC-Enzym definitiv festgestellt hatten, machten sie sich daran, den Mangel zu

beheben: "Wir bauten das Gelenk aus einem CCA-Enzym aus und transplantierten es in ein CC-Enzym", so Mörl. Die daraus entstehende Chimäre war dann wieder in der Lage, ein A einzubauen, so dass die komplette CCA-Sequenz wieder aufgebaut werden konnte.

Das Team um Prof. Mörl hat also der Evolution über die Schulter schauen und nachvollziehen können, wie die Natur in einer Art molekularem Baukasten Enzyme mit veränderten Funktionen zusammensetzt. "Das funktioniert aber nur, wenn vorher wie bei einem Computer eine Sicherungskopie wichtiger Dateien als Backup angelegt wurde", unterstreicht Mörl: Bevor die Natur 'Experimente' mit den Enzymen ausprobiert, muss ein Duplikat des Enzymbauplans im Erbgut abgelegt worden sein. Dadurch ist sichergestellt, dass - wie im untersuchten Fall - eine Zelle nicht stirbt, wenn eines der CCA-Enzyme in ein CC-Enzym umgewandelt wird.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Mario Mörl
Telefon: 0341 97-36911
E-Mail: moerl@uni-leipzig.de

Sandra Hasse | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.biochemie.uni-leipzig.de/agmoerl/default.asp
http://www.uni-leipzig.de/presse

Weitere Berichte zu: Enzym Evolution

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie