Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RNA-Moleküle haben ein kurzes Leben

13.07.2017

Eine Forschungsgruppe am Biozentrum der Universität Basel hat eine neue Methode entwickelt, um die Halbwertszeit von RNA-Molekülen zu messen. Dabei zeigte sich, dass gängige Methoden verzerrte Messergebnisse liefern und RNA-Moleküle durchschnittlich nur zwei Minuten leben, zehnmal kürzer als bislang angenommen. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachjournal «Science Advances» veröffentlicht.

RNA-Moleküle sind einzelne Abschriften der DNA einer Zelle. Sie übertragen die genetischen Informationen der DNA und dienen als Vorlage für die Herstellung von Proteinen, die sämtliche Prozesse in der Zelle steuern.


RNA-Moleküle leben durchschnittlich zwei Minuten bevor sie von einem Exosom eliminiert werden

Universität Basel, Biozentrum

Reguliert werden diese kleinen Informationsüberträger über ihre Lebenszeit, besser gesagt Halbwertszeit. Nach ihrer Herstellung dienen RNA-Moleküle für eine begrenzte Zeit als Vorlage für die Proteinproduktion, bevor sie wieder abgebaut werden.

Bislang gab es zwei wissenschaftliche Methoden, mit denen man die Halbwertszeit der RNAs gemessen hat. Wie das Forschungsteam von Prof. Attila Becskei am Biozentrum, Universität Basel, nun herausfand, können diese herkömmlichen Methoden ziemlich ungenau sein und teilweise inkonsistente Ergebnisse liefern.

Becskeis Team hat nun eine neue Methode gefunden, mit der er zeigen konnte, dass RNA-Moleküle im Schnitt nicht 20 Minuten überdauern, sondern lediglich zwei Minuten leben. «Das war eine herausfordernde Aufgabe für uns, denn niemand wusste im Voraus, welche Methode die richtigen Ergebnisse liefern würde», sagt Becskei.

Die «Gene Control Methode» zeigt: RNAs leben kurz

Die Halbwertszeit einer RNA ist für wissenschaftliche Untersuchungen zum Zellzyklus relevant. Der gesamte Prozess der Zellteilung ist darauf angewiesen, dass die richtige Menge an Proteinen zum richtigen Zeitpunkt vorliegen. Stimmen die Konzentrationen in gewissen Phasen des Zellzyklus nicht, kommt es zu Fehlern.

Die von Becskei verwendete Genkontrollmethode ist bereits bekannt, wird bislang jedoch nicht zur Messung der Halbwertszeit von RNA-Molekülen eingesetzt. Grund dafür ist, dass komplexe Gentechniken dafür notwendig sind und sie langwierig ist, da sich mit ihr lediglich nur eine RNA zur selben Zeit untersuchen lässt.

Dabei reguliert man ein einzelnes Gen auf der DNA so, dass die Herstellung der RNA an- und abgeschaltet werden kann. Unterbindet man die RNA-Produktion, lässt sich messen, wie lange die bereits produzierten RNAs in der Zelle überdauern. So lässt sich die Lebenszeit für dieses RNA-Molekül ermitteln. „Die Methode liefert also immer nur das Ergebnis für eine RNA, dafür ist das Ergebnis verlässlich“, so Becskei.

Die Versuche wurden für rund 50 verschiedene Gene wiederholt und zeigten, dass 80 Prozent aller RNAs eine kurze Lebensdauer haben und weniger als 2 Minuten leben. Nur rund 20 Prozent leben länger, etwa 5 bis 10 Minuten. «Diese Ergebnisse sind erstaunlich, wenn man bedenkt, dass man bislang davon ausging, dass RNAs durchschnittlich 20 Minuten in der Zelle überdauern», so Becskei.

Herkömmliche Methoden mit Haken

Bislang gab es im Wesentlichen zwei Hauptmethoden, derer sich Wissenschaftler bedienten, um die Halbwertszeit von RNA-Molekülen zu messen. Bei der transkriptionellen Inhibition wird der Zelle eine Substanz verabreicht, die die Herstellung der RNAs durch alle Gene stoppt. «Unterbindet man jedoch die Produktion aller RNAs, so ändern sich auch andere Prozesse in der Zelle und sie stellt ihre Funktion ein. Das verfälscht die Ergebnisse“, so Becskei.

Auch die In Vivo Markierung hat ihre Schattenseite: Hier werden die RNAs zunächst markiert und beobachtet, wie lange diese in der Zelle überdauern. Doch das Markieren mit modifizierten Molekülen kann die Funktion der Zelle stören und zu falschen Ergebnissen führen. Somit haben alle bisher verwendeten Methoden einen Nachteil, da die Messung selbst die zu messenden Prozesse beeinflusst. „Manchmal ist kaum zu glauben, dass Wissenschaftler rund 30 Jahre unwissentlich mit Methoden arbeiten, die verzerrte Ergebnisse liefern“, so Becskei. "Es scheint, dass der Philosoph und Wissenschaftstheoretiker Paul Feyerabend richtiglag: Wissenschaft ist oft ziemlich anarchistisch."

Die höchste Korrelation stellte das Forscherteam zwischen Becskeis Methode und einer Variante der «In-vivo Labelling» Methode fest. In den meisten Fällen klassifizierten beide Massnahmen dieselben RNAs als stabil und instabil, auch wenn sich die mittleren Halbwertszeiten unterscheiden. Nun möchte das Team untersuchen, in welchen Bereichen letztere die richtigen Ergebnisse liefert und sich verlässlich einsetzen lässt.

Originalartikel

Antoine Baudrimont, Sylvia Voegeli, Eduardo Calero Viloria,Fabian Stritt, Marine Lenon, Takeo Wada, Vincent Jaquet, Attila Becskei
Multiplexed gene control reveals rapid mRNA turnover.
Advanced Science, published online July 12, 2017.

Weitere Auskünfte

Attila Becskei, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 207 22 22, E-Mail: attila.becskei@unibas.ch

Heike Sacher, Biozentrum, Kommunikation, Tel. +41 61 207 14 49, E-Mail:
heike.sacher@unibas.ch

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/RNA-Molekuele-haben-ein-kurze...

Heike Sacher | Universität Basel

Weitere Berichte zu: RNA RNA-Moleküle RNA-Molekülen RNAs Zelle Zellzyklus dna gene control

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunologie - Rachenmandeln als Test-Labor
27.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Pestizide erhöhen Risiko für Tropenkrankheit Schistosomiasis / Belastete Gewässer fördern Zwischenwirt des Erregers
27.02.2020 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Wiegende Halme auf der Handwerksmesse München

Talente-Sonderschau: Architekturstudenten der HTWK Leipzig zeigen filigrane Skulptur aus Strohhalmen – dahinter steckt eine Konstruktionsidee für organisch gekrümmte Fassaden

Swaying Straws (Wiegende Halme) heißt die Skulptur, die die zwei Architekturstudenten Fabian Eidner und Theodor Reinhardt von der Hochschule für Technik,...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien

Verfahren des Maschinenlernens haben durch die Verfügbarkeit von enormen Datenmengen in den vergangenen Jahren einen großen Zuwachs an Anwendungen in vielen Gebieten erfahren: vom Klassifizieren von Objekten, über die Analyse von Zeitreihen bis hin zur Kontrolle von Computerspielen und Fahrzeugen. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift „Nature Machine Intelligence“ beleuchten Autoren der Universitäten Leipzig und Göteborg den aktuellen Stand der Anwendung und Anwendungsmöglichkeiten des Maschinenlernens im Bereich der Forschung an aktiven Materialien.

Als aktive Materialien bezeichnet man Systeme, die durch die Umwandlung von Energie angetrieben werden. Bestes Beispiel für aktive Materialien sind biologische...

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

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

Asteroid in eiserner Rüstung

28.02.2020 | Geowissenschaften

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

UV-Licht gegen störenden Unterwasserbewuchs – Innovatives Antifouling-System des IOW jetzt reif für Serienproduktion

28.02.2020 | Energie und Elektrotechnik

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