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 Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

nachricht Undercover im Kampf gegen Tuberkulose
12.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik