Molekularbiologie: Schlüsselfaktor mit breiter Wirkung

Ribosomen sind die Proteinfabriken der Zelle, in denen wie am Fließband Proteine aus einzelnen Aminosäuren zusammengesetzt werden. Allerdings stoppt diese zelluläre Maschinerie immer dann, wenn bestimmte Kombinationen von Aminosäuren auftauchen – etwa wenn mehrmals hintereinander die Aminosäure Prolin eingebaut werden soll.

In diesem Fall kann erst der sogenannte Translations-Elongations-Faktor EF-P die Produktion wieder anwerfen und die Synthese Prolin-reicher Moleküle ermöglichen. Das ist bei Bakterien so, aber auch in urtümlichen Archaeen und auch in Zellen höherer Lebewesen gibt es ein EF-P-Pendant.

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass eine Dreiergruppe von Prolin-Molekülen vorliegen muss, wenn die Proteinsynthese gestoppt werden soll. Insgesamt gibt es gut 100 Proteine unterschiedlichster Funktion mit derartigen Prolin-Sequenzen. Welche Rolle EF-P bei der Steuerung der Produktion dieser Proteine spielt, berichteten die LMU-Wissenschaftler Dr. Daniel Wilson und Professor Kirsten Jung bereits früher im Fachmagazin Science.

Die Fortsetzung dieser Studie brachte Wilsons Team nun die überraschende Erkenntnis, dass EF-P sogar schon bei zwei aufeinanderfolgenden Prolin-Molekülen eingreifen und die Proteinsynthese wieder aktivieren muss. Welche Aminosäure die Sequenz komplettiert, beeinflusst das Ausmaß, in dem die Proteinsynthese gestoppt wird. Für die Funktion von EF-P spielt die dritte Aminosäure aber keine Rolle – es bringt die zelluläre Maschine in jedem Fall wieder in Gang. „Damit erweitert sich das Spektrum der Proteine, deren Produktion durch EF-P reguliert wird, bedeutend“, erklärt Wilson.

Diese Erkenntnisse sind auch aus therapeutischer Sicht wichtig, denn EF-P ist ein „Scharfmacher“ für Bakterien, der die Produktion krankmachender Proteine ermöglicht – fehlt bestimmten Bakterien EF-P, sind sie deutlich weniger virulent. Deshalb ist EF-P ein vielversprechender Ansatzpunkt für die Entwicklung neuer Antibiotika die gerade vor dem Hintergrund der steigenden Zahl multiresistenter Keime immer dringender benötigt werden. Die Entdeckung der neuen Zielmoleküle von EF-P erweitert seinen potenziellen Einsatzbereich nun noch einmal.

(PNAS 2013) göd

Publikation:
Distinct XPPX sequence motifs induce ribosome stalling, which is rescued by the translation elongation factor EF-P
Lauri Peil, Agata L. Starosta, Jürgen Lassak, Gemma C. Atkinson Kai Virumäe, Michaela Spitzer, Tanel Tenson, Kirsten Jung, Jaanus Remme, Daniel N. Wilson
PNAS 2013
doi: 10.1073/pnas.1310642110
Kontakt:
Dr. Daniel Wilson
Genzentrum der LMU
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