Ein uraltes Enzym mit neuen Funktionen

Ribozyme sind eine Klasse von biologischen Katalysatoren, die in allen Lebewesen vorkommen – von Bakterien bis hin zum Menschen. Dank ihrer ganz speziellen Fähigkeiten können sie in Zukunft möglicherweise beim Kampf gegen Viren und krankhaft veränderte Gene eingesetzt werden. Biochemiker von der Universität Würzburg sammeln grundlegende Erkenntnisse über die Ribozyme.

Zellen bestehen hauptsächlich aus drei Arten von Großmolekülen: DNA, RNA und Protein. Zwischen diesen besteht eine eindeutige Arbeitsteilung: Die DNA, also das genetische Material, ist der Informationsspeicher, der den Bauplan für die Proteine enthält. Diese wiederum bilden die Zellstrukturen oder arbeiten als Enzyme im Zellstoffwechsel. Dazwischen stehen als Bindeglied die verschiedenen Formen der RNA, welche die genetische Information von der DNA bis hin zu den Orten der Proteinsynthese übermitteln.

Diese strikte Arbeitsteilung existierte in den ältesten „Ur-Organismen“ wahrscheinlich noch nicht, wie Dr. Astrid Schön vom Institut für Biochemie der Universität Würzburg erläutert. Vielmehr übernahmen die RNAs alle genannten Aufgaben. Noch heute gebe es Hinweise auf diese urtümliche „RNA-Welt“: Viele kleine Moleküle, die für den Stoffwechsel benötigt werden, wie zum Beispiel Vitamine, leiten sich von RNA-Bausteinen ab. In dieser Welt sind auch die Ribozyme zu Hause, denn sie sind nichts anderes als enzymatisch aktive RNA.

Einem Ribozym namens RNase P kommt eine zentrale Rolle im Zellstoffwechsel zu: Es spaltet die noch inaktiven Vorläufer der so genannten Transfer-RNA, welche dadurch erst funktionsfähig wird und dann beim Aufbau der Proteine eine wichtige Rolle spielt. Würde dieses Ribozym ausfallen, dann wäre die Informationskette unterbrochen, die von der DNA zu den Proteinen führt.

Die RNase P und weitere Ribozyme können aber nicht nur die Vorläufer der Transfer-RNA, sondern auch noch andere RNA-Moleküle ganz spezifisch spalten. Dies macht sie laut Dr. Schön zu geeigneten Werkzeugen beim Kampf gegen Krankheiten: Schließlich können sowohl Viren als auch krankhaft veränderte zelleigene Gene über den „Mittelsmann“ RNA Proteine hervorbringen, die für den Körper schädlich sind. Mit Ribozymen könnte man möglicherweise schon den Mittelsmann ganz gezielt ausschalten.

Doch bevor solche Anwendungen in der Grundlagenforschung oder in der Medizin möglich sind, müssen Struktur und Funktion der RNase P aus möglichst vielen Organismengruppen sehr gut bekannt sein. Genau dieses Wissen will die Gruppe um Dr. Schön erarbeiten. Gefördert wird das Projekt der Würzburger Biochemiker von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Weitere Informationen: Dr. Astrid Schön, T (0931) 888-4038, Fax (0931) 888-4028, 
E-Mail: schoen@biozentrum.uni-wuerzburg.de