Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spickzettel für zelluläre Kraftwerke – Wie Gene in den Mitochondrien abgeschrieben werden

26.09.2011
Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen: Sie liefern Energie, indem sie Nährstoffe in die universelle Energiewährung der Zelle – das ATP – umwandeln.

Eine eigene mitochondriale DNA, die nur über die mütterliche Linie vererbt wird, trägt einige für diese Aufgabe essenzielle Gene. Der erste Schritt bei der Umsetzung der genetischen Information ist die Transkription, bei der die Gene durch ein spezielles Enzym – die mitochondriale RNA-Polymerase – kopiert und in RNA übersetzt werden. Die Struktur der mitochondrialen RNA-Polymerase war bisher unbekannt und ihre Funktion schlecht verstanden.

Dem LMU-Biochemiker Professor Patrick Cramer, Leiter des Genzentrums, gelang es nun gemeinsam mit Professor Dmitry Temiakov von der University of Medicine and Dentistry of New Jersey (USA), die Architektur dieser molekularen Kopiermaschine aufzuklären. „Mithilfe einer Synchrotonquelle und der sogenannten Röntgenbeugungsmethode konnten wir die erste dreidimensionale Struktur einer menschlichen Polymerase, der mitochondrialen RNA-Polymerase, im atomaren Detail darstellen“, erklärt Cramer.

Interessanterweise zeigt die Struktur Ähnlichkeit mit RNA-Polymerasen sogenannter Phagen. Phagen sind eine Art Viren, die ausschließlich Bakterien infizieren. Inzwischen ist weitgehend anerkannt, dass Mitochondrien von ursprünglich eigenständigen Bakterien abstammen, die in einem frühen Stadium der Evolution in die Zelle aufgenommen wurden. Die beobachtete Ähnlichkeit der RNA-Polymerasen von Mitochondrien und Phagen bringt Einsichten in die Evolution der Mitochondrien und ihres Genoms. Im Lauf der Evolution hat sich wohl eine frühe Phagen-Polymerase so weiterentwickelt, dass die Genaktivierung in Mitochondrien regulierbar wurde.

Die Struktur gibt zudem Hinweise, wie die molekulare Kopiermaschine funktioniert: „Insbesondere wird durch die Strukturaufklärung deutlich, warum zwei weitere Proteinfaktoren dafür notwendig sind, dass die RNA-Polymerase an der richtigen Stelle an die DNA bindet und nur von dort aus die genetische Information zugänglich macht“, so Cramer. Die Ergebnisse der Wissenschaftler stellen einen wichtigen ersten Schritt dar, um Funktion und Regulation des Genoms menschlicher Mitochondrien aufzuklären. Dies ist auch medizinisch relevant: Einige Medikamente gegen virale Infektionen, etwa durch das Hepatitis C Virus, haben wohl deshalb starke Nebenwirkungen, weil sie nicht nur die Virus-Polymerase, sondern auch die mitochondriale RNA-Polymerase hemmen. Die Hoffnung der Forscher ist nun, dass ihre Ergebnisse helfen, verträglichere Medikamente zu entwickeln. (göd)

Publikation:
„Structure of human mitochondrial RNA polymerase”;
R. Ringel, M. Sologub, Y.I. Morozov, D. Litonin, P. Cramer, D. Temiakov;
Nature online, 25.09.2011
DOI: 10.1038/nature10435
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Patrick Cramer
Direktor Department Biochemie und Genzentrum der LMU
Fakultät für Chemie und Pharmazie
Tel.: 089 / 2180 - 76965
Fax: 089 / 2180 - 76998
E-Mail: cramer@lmb.uni-muenchen.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

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: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Metalle verbinden ohne Schweißen

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Revolutionär: Ein Algensaft deckt täglichen Vitamin-B12-Bedarf

23.04.2018 | Medizin Gesundheit

Wie zerfallen kleinste Bleiteilchen?

23.04.2018 | Physik Astronomie

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