Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Barcode zum Schreddern von Abfall-RNA

28.08.2015

Heidelberger Biochemiker identifizieren Erkennungssignal für den Abbau überschüssiger ribosomaler RNA

Eine wachsende, sich teilende Zelle verwendet einen Großteil ihres Energiehaushalts für die Herstellung ihrer „Proteinfabriken“, der Ribosomen. Eine wichtige Rolle bei deren „Montage“ spielt das Exosom – eine molekulare Schredder-Maschine, die überschüssige Ribonukleinsäure (RNA) abbaut.


Die schematische Darstellung zeigt, wie das Exosom die überschüssige RNA am entstehenden Ribosom degradiert. Daran beteiligt ist ein Adapterprotein am Prä-Ribosom, das eine Konsensus Erkennungssequenz (Barcode) trägt, an die das Mtr4 Helferprotein binden kann. Dadurch wird das Exosom an die Ziel-RNA dirigiert. Copyright: Universität Heidelberg

Wissenschaftler um Prof. Dr. Ed Hurt vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH) konnten nun aufklären, wie das Exosom seine Ziel-RNA erkennt: Sie identifizierten ein spezifisches Erkennungssignal, das – vergleichbar mit einer Postleitzahl oder einem Barcode – dem Exosom den Aufenthaltsort der zu entfernenden RNA signalisiert. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht.

Die Herstellung von Ribosomen ist ein äußerst komplizierter Prozess, der einem strengen Bauplan mit zahlreichen Qualitätskontrollen unterliegt, wie Prof. Hurt erläutert. Die Proteinfabriken bestehen aus zahlreichen ribosomalen Proteinen (r-Proteinen) und ribosomaler Ribonukleinsäure (rRNA).

Um die r-Proteine und die verschiedenen rRNAs korrekt zusammenzusetzen, werden in eukaryotischen Zellen unter anderem mehr als 200 Helfer-Proteine, sogenannte Ribosomen-Biogenese-Faktoren, benötigt. Drei der insgesamt vier verschiedenen rRNAs werden aus einer großen Vorläufer-RNA hergestellt.

Sie müssen zu bestimmten Zeitpunkten des Herstellungsprozesses „zurechtgeschnitten“ werden, wobei nicht mehr benötigte Bereiche beseitigt werden. „Da diese Vorgänge unumkehrbar sind, ist dafür eine besondere Kontrolle nötig“, erklärt Ed Hurt.

Ein wichtiger Teil dieser überschüssigen ribosomalen RNA wird durch das Exosom abgebaut. Diese molekulare Maschine besteht aus mehreren Proteinuntereinheiten. Alle zusammen bilden eine Struktur ähnlich einem Fass, durch das die RNA geschleust wird. Am Ende dieses Kanals sitzt die Untereinheit des Exosoms, die die RNA in ihre Einzelbausteine zerlegt, die sogenannten Nukleotide. „Dieser Prozess ist bereits recht gut beschrieben – aber bisher haben wir noch nicht verstanden, wie das Exosom seine Ziel-RNA erkennt und von den zahlreichen RNA-Molekülen unterscheidet, die unversehrt bleiben müssen“, erläutert Ed Hurt.

Aus der Forschungsgruppe von Prof. Hurt konnten nun Matthias Thoms und Dr. Emma Thomson zwei Ribosomen-Biogenese-Faktoren ausmachen, die sich in räumlicher Nähe zur Ziel-RNA auf dem unfertigen Ribosom befinden und das Exosom zu seiner Ziel-RNA leiten. Beide Protein-Faktoren agieren während der Ribosomenherstellung, was aber räumlich und zeitlich voneinander getrennt abläuft.

Obwohl beide Proteine unterschiedlich aufgebaut sind, besitzen sie eine entscheidende Gemeinsamkeit: Die Heidelberger Wissenschaftler entdeckten bei beiden eine kurze Signalsequenz, die mit einem Barcode oder einer Postleitzahl vergleichbar ist. Durch dieses Erkennungssignal wird ein Helfer-Protein des Exosoms rekrutiert, das die Ziel-RNA präsentiert. Das Exosom kann dann mit seiner Aufgabe beginnen und die nicht mehr benötigte RNA schreddern.

Die Wissenschaftler der Hurt-Gruppe wollen nun weitere Proteine mit der beschriebenen Signalsequenz identifizieren, um herauszufinden, wie das Exosom ein derart breites Spektrum unterschiedlicher RNA eliminieren kann. „Das Exosom ist ein universaler Proteinkomplex, der für die ‚RNA-Homöostase‘, also das Gleichgewicht zwischen RNA-Aufbau und -abbau, in allen Zellen essentiell ist. Wir nehmen an, dass diese Art der Ziel-RNA-Erkennung, wie wir sie entdeckt haben, einen allgemeinen Mechanismus für die Regulation des Exosoms darstellt“, erklärt Prof. Hurt.

„Daher könnten unsere Erkenntnisse auch zu einem besseren molekularen Verständnis von Krankheiten führen, bei denen Defekte im Exosom beziehungsweise deren Helferproteinen nachgewiesen wurden.“ So seien Mutationen in Bestandteilen des Exosoms bekannt, was zu Autoimmunkrankheiten oder multiplen Myelomen beim Menschen führen könne.

Originalpublikation:
M. Thoms, E. Thomson, J. Baßler, M. Gnädig, S. Griesel and E. Hurt: The Exosome Is Recruited to RNA Substrates Through Specific Adapter Proteins. Cell 162, 1029-1038 (27 August 2015), doi: 10.1016/j.cell.2015.07.060

Kontakt:
Prof. Dr. Ed Hurt
Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-4781, -4173
ed.hurt@bzh.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-heidelberg.de//zentral/bzh/hurt
http://www.bzh.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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