Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Stop and go“ – Wie die Zelle Blockaden der Genabschrift auflöst

24.02.2011
Die Gen-Transkription steht im Zentrum allen Lebens. Dabei wird – als erster Schritt auf dem Weg zur Proteinsynthese – genetische Information in ein Botenmolekül übertragen.

Das Enzym Polymerase II, kurz Pol II, ist zuständig für die Abschrift. Kommt es zu Fehlern bei diesem hochsensiblen Vorgang, kann die gesamte Transkription zum Erliegen kommen. Der LMU-Biochemiker Professor Patrick Cramer, Leiter des Genzentrums, und sein Mitarbeiter Dr. Alan Cheung konnten nun im Detail zeigen und erstmals auch im Film festhalten, was bei dieser molekularen Blockade geschieht.

Sie konnten sogar beobachten wie die Genabschrift reaktiviert wird. Die Reaktivierung der Transkription kommt in allen Zellen vor und ist deswegen von grundlegender Bedeutung. „In höheren Organismen wird auf diesem Weg auch die Genaktivität von Stammzellen und Krebszellen reguliert“, betont Cramer. (Nature online, 23. Februar 2011)

„Die DNA selbst ist träge“, betont Patrick Cramer. Erst die Polymerase II erweckt das fadenförmige Molekül zum Leben, wenn die in der DNA enthaltene genetische Information in das Botenmmolekül mRNA abgeschrieben wird, um als Vorlage für die Proteinsynthese zu dienen. Weil Proteine wiederum die wichtigsten Funktionsträger der Zelle sind, kann biologisches Leben ohne Transkription nicht funktionieren.

Die Abschrift der Gene ist ein komplexer und hochsensibler Vorgang. Nicht selten kommt es zum Einbau falscher Bausteine oder zu anderen Fehlern, die die gesamte Transkription blockieren. Häufig bewegt sich Pol II dann ein kurzes Stück in die Gegenrichtung entlang der DNA, so dass der Defekt korrigiert werden kann. Problem gelöst: Die Transkription läuft weiter. Manchmal aber bewegt sich das Enzym zu weit zurück, so dass sich die mRNA verkeilt.

In diesem Fall kommt die Transkription vollständig zum Stillstand und Pol II kann erst durch den Faktor TFIIS aus der Erstarrung gelöst werden. Dieser Faktor verändert das aktive Zentrum des Enzyms so, dass der hinderliche RNA-Abschnitt abgetrennt und anschließend die Transkription fortgesetzt werden kann. Cramer und Cheung konnten nun erstmals die molekularen Details der Blockade und ihrer Reaktivierung entschlüsseln – und eben dies auf Film festhalten.

So zeigte sich unter anderem, dass TFIIS die Bindung der mRNA an Pol II löst und beim Abschneiden des eingeklemmten mRNA-Stücks hilft. „Dieser Prozess findet in allen Zellen ständig statt und ist essentiell für ihr Überleben“, sagt Cramer. „Darüber hinaus wird dieser Prozess in höheren Lebewesen auch zur Regulation der Genaktivität genutzt, gerade auch in Stamm- und Krebszellen. Insgesamt übt Pol II eine zentrale Aufgabe in der Zelle aus und steht deshalb im Mittelpunkt meiner Forschung, die zunehmend in einem systembiologischen Ansatz das transkriptionelle Netzwerk der Zelle aufklären und molekular-mechanistisch beschreiben soll.“ (göd/suwe)

Das Projekt wurde im Rahmen der Exzellenzcluster „Center for Integrated Proein Science Munich“ (CiPSM) und „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) durchgeführt.

Publikation:
Structural basis of RNA polymerase II backtracking, arrest, and reactivation;
Alan C.M. Cheung und Patrick Cramer
Nature online, 23. Februar 2011
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 Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik