Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Barcode zum Schreddern von Abfall-RNA

28.08.2015

Heidelberger Biochemiker identifizieren Erkennungssignal für den Abbau überschüssiger ribosomaler RNA

Eine wachsende, sich teilende Zelle verwendet einen Großteil ihres Energiehaushalts für die Herstellung ihrer „Proteinfabriken“, der Ribosomen. Eine wichtige Rolle bei deren „Montage“ spielt das Exosom – eine molekulare Schredder-Maschine, die überschüssige Ribonukleinsäure (RNA) abbaut.


Die schematische Darstellung zeigt, wie das Exosom die überschüssige RNA am entstehenden Ribosom degradiert. Daran beteiligt ist ein Adapterprotein am Prä-Ribosom, das eine Konsensus Erkennungssequenz (Barcode) trägt, an die das Mtr4 Helferprotein binden kann. Dadurch wird das Exosom an die Ziel-RNA dirigiert. Copyright: Universität Heidelberg

Wissenschaftler um Prof. Dr. Ed Hurt vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH) konnten nun aufklären, wie das Exosom seine Ziel-RNA erkennt: Sie identifizierten ein spezifisches Erkennungssignal, das – vergleichbar mit einer Postleitzahl oder einem Barcode – dem Exosom den Aufenthaltsort der zu entfernenden RNA signalisiert. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht.

Die Herstellung von Ribosomen ist ein äußerst komplizierter Prozess, der einem strengen Bauplan mit zahlreichen Qualitätskontrollen unterliegt, wie Prof. Hurt erläutert. Die Proteinfabriken bestehen aus zahlreichen ribosomalen Proteinen (r-Proteinen) und ribosomaler Ribonukleinsäure (rRNA).

Um die r-Proteine und die verschiedenen rRNAs korrekt zusammenzusetzen, werden in eukaryotischen Zellen unter anderem mehr als 200 Helfer-Proteine, sogenannte Ribosomen-Biogenese-Faktoren, benötigt. Drei der insgesamt vier verschiedenen rRNAs werden aus einer großen Vorläufer-RNA hergestellt.

Sie müssen zu bestimmten Zeitpunkten des Herstellungsprozesses „zurechtgeschnitten“ werden, wobei nicht mehr benötigte Bereiche beseitigt werden. „Da diese Vorgänge unumkehrbar sind, ist dafür eine besondere Kontrolle nötig“, erklärt Ed Hurt.

Ein wichtiger Teil dieser überschüssigen ribosomalen RNA wird durch das Exosom abgebaut. Diese molekulare Maschine besteht aus mehreren Proteinuntereinheiten. Alle zusammen bilden eine Struktur ähnlich einem Fass, durch das die RNA geschleust wird. Am Ende dieses Kanals sitzt die Untereinheit des Exosoms, die die RNA in ihre Einzelbausteine zerlegt, die sogenannten Nukleotide. „Dieser Prozess ist bereits recht gut beschrieben – aber bisher haben wir noch nicht verstanden, wie das Exosom seine Ziel-RNA erkennt und von den zahlreichen RNA-Molekülen unterscheidet, die unversehrt bleiben müssen“, erläutert Ed Hurt.

Aus der Forschungsgruppe von Prof. Hurt konnten nun Matthias Thoms und Dr. Emma Thomson zwei Ribosomen-Biogenese-Faktoren ausmachen, die sich in räumlicher Nähe zur Ziel-RNA auf dem unfertigen Ribosom befinden und das Exosom zu seiner Ziel-RNA leiten. Beide Protein-Faktoren agieren während der Ribosomenherstellung, was aber räumlich und zeitlich voneinander getrennt abläuft.

Obwohl beide Proteine unterschiedlich aufgebaut sind, besitzen sie eine entscheidende Gemeinsamkeit: Die Heidelberger Wissenschaftler entdeckten bei beiden eine kurze Signalsequenz, die mit einem Barcode oder einer Postleitzahl vergleichbar ist. Durch dieses Erkennungssignal wird ein Helfer-Protein des Exosoms rekrutiert, das die Ziel-RNA präsentiert. Das Exosom kann dann mit seiner Aufgabe beginnen und die nicht mehr benötigte RNA schreddern.

Die Wissenschaftler der Hurt-Gruppe wollen nun weitere Proteine mit der beschriebenen Signalsequenz identifizieren, um herauszufinden, wie das Exosom ein derart breites Spektrum unterschiedlicher RNA eliminieren kann. „Das Exosom ist ein universaler Proteinkomplex, der für die ‚RNA-Homöostase‘, also das Gleichgewicht zwischen RNA-Aufbau und -abbau, in allen Zellen essentiell ist. Wir nehmen an, dass diese Art der Ziel-RNA-Erkennung, wie wir sie entdeckt haben, einen allgemeinen Mechanismus für die Regulation des Exosoms darstellt“, erklärt Prof. Hurt.

„Daher könnten unsere Erkenntnisse auch zu einem besseren molekularen Verständnis von Krankheiten führen, bei denen Defekte im Exosom beziehungsweise deren Helferproteinen nachgewiesen wurden.“ So seien Mutationen in Bestandteilen des Exosoms bekannt, was zu Autoimmunkrankheiten oder multiplen Myelomen beim Menschen führen könne.

Originalpublikation:
M. Thoms, E. Thomson, J. Baßler, M. Gnädig, S. Griesel and E. Hurt: The Exosome Is Recruited to RNA Substrates Through Specific Adapter Proteins. Cell 162, 1029-1038 (27 August 2015), doi: 10.1016/j.cell.2015.07.060

Kontakt:
Prof. Dr. Ed Hurt
Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-4781, -4173
ed.hurt@bzh.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-heidelberg.de//zentral/bzh/hurt
http://www.bzh.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

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: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt CeGlaFlex: Hauchdünne, bruchsichere und biegsame Keramik und Gläser

24.04.2017 | Verfahrenstechnologie

Innovationspreis 2017 der Deutschen Hochschulmedizin e.V.

24.04.2017 | Förderungen Preise

Konfetti im Gehirn: Steuerung wichtiger Immunzellen bei Hirnkrankheiten geklärt

24.04.2017 | Medizin Gesundheit