Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aller guten Dinge sind drei - Mysteriöses Molekül der Proteinsynthese in Hefe entschlüsselt

24.08.2006
Die Übersetzung genetischer Information in Proteine findet in allen Zellen an den Ribosomen statt. Diese großen molekularen Maschinen müssen dafür mit nur zwei Hilfsfaktoren zusammenarbeiten - zumindest in Menschen, Pflanzen und Bakterien.

In Hefe und anderen Pilzzellen aber findet sich ein weiterer dieser so genannten Elongationsfaktoren, eEF3. Von ihm war nur bekannt, dass er das energiereiche ATP-Molekül bindet und spaltet. Wofür er aber diese Energie benötigt, war ungeklärt. Ein internationales Forscherteam konnte jetzt unter der Leitung von Prof. Dr. Roland Beckmann vom Genzentrum und dem Department für Chemie und Biochemie der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München die Struktur von eEF3 entschlüsseln. Wie die Wissenschaftler zudem in "Nature" berichten, entfernt eEF3 ein Molekül der Proteinsynthese, sobald dieses seine Funktion erfüllt hat, vom Ribosom.

Dabei nutzt eEF3 eine bislang unbekannte Bindungsstelle an diesem großen Komplex. Doch eEF3 ist nicht nur als essentieller Faktor der Proteinsynthese interessant. "Weil es nur in Pilzen vorkommt, könnte eEF3 das sehr selektive Angriffsziel eines Fungizids sein", so Beckmann.

Proteine bestehen aus einer oder mehreren Ketten, die auf genau festgelegte Weise aus Aminosäuren zusammengesetzt sind. Diese linearen Ketten müssen sich dann auf je spezifische Weise dreidimensional falten, um ein funktionierendes Protein zu erzeugen. Die Information für die Sequenz der Aminosäuren wird von der DNA, dem genetischen Material, vorgegeben. Doch der Weg vom Gen, also bestimmten Abschnitten der DNA, zum zugehörigen Protein ist weit.

Zunächst wird in der so genannten Transkription das Gen in RNA, eine der DNA verwandte Nukleinsäure, mit genau entsprechender Sequenz übertragen. Dieses Molekül verlässt als mRNA den Zellkern. Im Zytoplasma, dem Zellinneren ohne den Zellkern, wird die RNA dann in der so genannten Translation von den Ribosomen schrittweise abgelesen und in eine passende Kette aus Aminosäuren übertragen.

Dabei kodieren je drei mRNA-Bausteine, ein Codon, für eine Aminosäure. Mittler der Umsetzungsreaktion sind die tRNA-Moleküle, die mit je einer Aminosäure beladen sind und das dazu passende mRNA-Codon erkennen.

Bislang waren nur die Bindungsstellen am Ribosom bekannt. An der A-Stelle oder Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle dockt jeweils die tRNA an, die das nächste mRNA-Codon erkannt hat. Im nächsten Schritt wird die zugehörige Aminosäure an der P-Stelle oder Peptidyl-tRNA-Bindungsstelle an die wachsende Aminosäurekette angehängt. Die "leere" tRNA verlässt dann über die E-Stelle - "E" steht für "Exit" - das Ribosom und wird erneut mit einer Aminosäure beladen. "Für diesen Prozess werden in allen Lebewesen zwei Hilfsfaktoren benötigt", berichtet Beckmann. "Der Elongationsfaktor 1A vermittelt die Anheftung der beladenen tRNAs mit ihren Aminosäuren an die A-Stelle. Der Elongationsfaktor 2 dagegen treibt die ribosomale Maschine um ein Codon voran." Das bedeutet, dass dieses Molekül nötig ist für die Bewegung der mRNA und der tRNA von der A-Stelle zur P-Stelle und von der P-Stelle zur E-Stelle.

"In Hefe und anderen Pilzzellen gibt es nun als Besonderheit diesen dritten Faktor", so Beckmann. "Es war klar, dass eEF3 essentiell ist, weil die Zelle ohne diesen Faktor nicht überleben kann. Man wusste aber nicht, was genau dieser Faktor tut, welche Struktur er hat und wie er mit dem Ribosom interagiert. Wir konnten nun aber die molekulare Struktur von eEF3 darstellen und zudem den Faktor im Komplex mit dem Ribosom visualisieren." Dabei zeigte sich, dass eEF3 aus fünf strukturellen Domänen besteht. Zudem konnten die Forscher den Elongationsfaktor zusammen mit einem Ribosom darstellen, während sich eine "leere" tRNA an der P-Stelle befindet.

Dabei ist eine Domäne von eEF3 nahe der E-Stelle positioniert, wo es mit einer Untereinheit des Ribosoms interagieren kann - wie auch mit dem so genannten "L1-Arm". Das ist eine bewegliche, pilzförmige Struktur direkt neben der E-Stelle. Der "L1-Arm" kontrolliert wohl den Zugang der tRNA zur E-Stelle. Die Ergebnisse des Forscherteams lassen vermuten, dass eEF3 den "L1-Arm" so stabilisieren kann, dass "leere" tRNAs zur E-Stelle gelangen können - und dann erst freigesetzt werden.

Publikation:
"Structure of eEF3 and the mechanism of tRNA release from the E-site", Christian B.F. Andersen, Thomas Becker, Michael Blau, Monika Anand, Mario Halic, Bharvi Balar, Thorsten Mielke, Thomas Boesen, Jan Skov Pedersen, Christian M.T. Spahn, Terri Goss Kinzy, Gregers R. Andersen, Roland Beckmann, Nature Structural and Molecular Biology, September 2006
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Roland Beckmann
Genzentrum und Department für Chemie und Biochemie der LMU
Tel.: 089- 2180 76900
Fax: 089- 2180 76945
E-Mail: beckmann@lmb.uni-muenchen.de

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

Weitere Berichte zu: Aminosäure E-Stelle Elongationsfaktor Hefe Molekül P-Stelle Proteinsynthese Ribosom

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Live-Verfolgung in der Zelle: Biologische Fussfessel für Proteine
19.06.2018 | Universität Basel

nachricht Tag it EASI - neue Methode zur genauen Proteinbestimmung
19.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Latest News

New material for splitting water

19.06.2018 | Physics and Astronomy

Cementless fly ash binder makes concrete 'green'

19.06.2018 | Materials Sciences

Overdosing on Calcium

19.06.2018 | Health and Medicine

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics