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Das Enzym Eri1 baut modifizierte Histon-mRNAs ab

25.01.2013
Der schnelle Abbau von Histon-mRNA wird durch das Enzym Eri1 vermittelt. Die Voraussetzung dafür ist eine chemische Modifikation der RNA.

Dies konnten Wissenschaftler des Instituts für Molekulare Immunologie (IMI) und der Abteilung Genvektoren (AGV) des Helmholtz Zentrums München zeigen und veröffentlichten ihre Ergebnisse kürzlich in dem Fachjournal ‚Nature Structural and Molecular Biology‘. Die Entdeckung trägt entscheidend zum Verständnis der RNA-Abbauprozesse bei, die bislang erst wenig erforscht sind.

RNAs sind Kopien der DNA. In Form von Boten-RNAs (mRNA) dienen sie der Herstellung von Genprodukten (Proteinen). Man unterscheidet dabei kodierende und nicht-kodierende RNA-Moleküle, letztere können eine regulatorische Funktion haben. Die Abbauprozesse dieser verschiedenen RNA Klassen wurden in den letzten Jahren intensiv untersucht. Die Arbeitsgruppe um Vigo Heissmeyer vom IMI konnte nun zeigen, dass eine chemische Modifikation die Grundlage für den Abbau durch das Enzym Eri1 darstellt.

Bei der sogenannten Uridylierung kommt es zu einer Verlängerung der RNA, indem ein sich wiederholender RNA-Baustein, das Uridin, angefügt wird. Als Arbeitsmodell diente den Wissenschaftlern die Histon-mRNA. Histone sind Proteine, die im Zellkern der platzsparenden Verpackung der DNA dienen. Histon-mRNAs weisen die Besonderheit auf, dass sich an ihrem Ende eine haarnadelförmige Struktur befindet, welche die RNA stabilisiert.

An diesem Ende wird die Histon-mRNA uridinyliert und von Eri1 in der Phase des Zellzyklus, in der keine DNA mehr verpackt werden muss, abgebaut. So sorgt Eri1 dafür, dass der Histon-mRNA-Gehalt in der Zelle am Ende der DNA-Vervielfältigung vor der Zellteilung drastisch reduziert wird. „Wir gehen davon aus, dass Eri1 verhindert, dass überschüssiges und potentiell genomschädigendes Histon-Protein produziert wird. Eine Gefahr, die insbesondere bei Keimzellen oder Zellen des Immunsystems gegeben ist, da diese schnelle Zellteilungen durchlaufen“, sagt Kai Hoefig vom IMI und Erstautor der Studie.

Die Modifikation der Uridylierung ist erst seit wenigen Jahren bekannt und konnte mittlerweile bei vielen wichtigen RNA-Klassen nachgewiesen werden. Darunter sind auch die regulatorischen, kleinen RNAs (miRNA) zu nennen. „Da noch keine Enzyme bekannt sind, die uridylierte miRNAs abbauen, wollen wir in Zukunft erforschen ob Eri1 diese in einer ähnlichen Weise kontrolliert. miRNAs sind als Regulatoren der Genexpression in vielen zellulären Prozessen von großer Bedeutung“, sagt Vigo Heissmeyer.

Weitere Informationen

Original-Publikation:
Hoefig, K. et al. (2013), Eri1 degrades the stem-loop of oligouridylated histone mRNAs to induce replication-dependent decay, Nature Structural and Molecular Biology, doi: 10.1038/nsmb.2450

Link zur Fachpublikation: http://www.nature.com/nsmb/journal/v20/n1/full/nsmb.2450.html

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.000 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 34.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Molekulare Immunologie (IMI) betreibt anwendungsorientierte Grundlagenforschung an der Schnittstelle von Hämatologie, Immunologie, Onkologie und Transplantationsbiologie. Mithilfe zell- und molekularbiologischer Methoden wird das Immunsystem moduliert. Eine Stimulation des Immunsystems soll als Option für Patienten nutzbar gemacht werden, etwa bei der Immun- und Gentherapie von Krebs und Autoimmunerkrankungen oder von Transplantat-Abstoßungsreaktionen.

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Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-muenchen.de/
http://www.nature.com/nsmb/journal/v20/n1/full/nsmb.2450.html

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