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Baustellenverkehr in der Zelle: Der Aufbau des Spleißosoms

06.07.2005


Wie sich die Maschinerie für das Spleißen genau anordnet und warum Signale der Messenger-RNA nötig sind für die Protein-Produktion


Die Messenger-RNA (orange) wird durch RNA-Polymerase synthetisiert, während sie an einem Gen (schwarze Linie) entlangwandert. Dabei wirken verschiedenste Komponenten: Der Cap-Binding Complex (hellgrün) und die verschiedenen snRNPs (rot, blau, grün, lila). Ex1 und Ex2 sind die Exons, die Abschnitte der Messenger-RNA, die die Proteine kodieren. Den Vorgang des Spleißens sieht man hier als RNA-Schlaufe. Bild: MPI für Molekulare Zellbiologie und Genetik



Die Maschinerie, die in der Zelle den Vorgang des Spleißens erledigt, setzt sich selbst aus ungefähr 250 Proteinen zusammen. Wie aber arbeitet und funktioniert diese Maschinerie, das Spleißosom, genau? Ordnet es all seine Bestandteile nacheinander an oder besteht es aus einem Ganzen? Werden auf der Baustelle der Zelle Materialien - wie Ziegel, Fenster, Türen - einzeln für das Spleißen angeliefert oder kommt das Spleißosom als Fertighaus? Mitarbeiter der Forschungsgruppe von Karla Neugebauer am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) haben auf diese Fragen nun eine Antwort gefunden: Das Spleißosom ordnet sich nacheinander an. Zudem haben die Dresdner Forscher beobachten können, dass die Messenger-RNA, ähnlich einem Bauplan, die Ankunft der Bestandteile des Spleißosoms durch Signale koordiniert. (Molecular Cell, 01. Juli 2005).



Damit Zellen Proteine produzieren können, müssen zunächst Gene zu einer Messenger-RNA (mRNA) umgeschrieben werden, welche dann wiederum als Bauplan für die Proteine dient. Die Gene jedoch werden durch nicht kodierende Sequenzen, so genannte Introns, unterbrochen. Diese müssen aus der mRNA entfernt werden.

Genau dieser Vorgang nennt sich Spleißen. Bisher war unklar, wie dieses Spleißen in der lebenden Zelle genau abläuft. Um dies herauszufinden, wurden Zwischenprodukte im Spleißosomaufbau in lebenden Hefezellen quervernetzt, gereinigt und anschließend analysiert. Vorher existierten Hinweise, dass sich die fünf Hauptbestandteile des Spleißosoms, so genannte snRNPs, gemeinsam anordnen. Diese Hinweise konnten nicht bestätigt werden.

Zusätzlich fand das Team heraus, dass ein Signal, der Cap Binding Complex (CBC), die Anordnung der Spleißosombestandteile reguliert. "Nun haben wir ein weiteres Beispiel dafür, wie zelluläre Maschinerien funktionieren", sagt Karla Neugebauer und fügt hinzu: "Beispielsweise wussten wir, dass das Ribosom, zuständig für die Umsetzung der mRNA in Proteine, ähnlich groß und komplex wie das Spleißosom ist. Im Gegensatz zum Spleißosom wird es aber als komplett montierte Maschine mit allen Einzelteilen angeliefert. Die Zelle nutzt also für diese verschiedenen Schritte und Probleme durchaus unterschiedliche Lösungsstrategien".

In der Tat ist das Spleißosom für das Funktionieren unseres Organismus extrem wichtig - ein Fehler beim Herausschneiden der Introns kann fatale Folgen haben und Ursache für Krankheiten sein. Je besser wir diese Vorgänge verstehen, desto besser können wir Fehlfunktionen abstellen.

Karla Neugebauer | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpi-cbg.de
http://www.mpg.de

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