Ludwig-Maximilians-Universität München
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Ribonukleinsäuren

Ab in den Schredder

München, 26.01.2017

Nach der Eiweißsynthese wird die Boten-RNA, die die Baupläne dafür geliefert hat, abgebaut. LMU-Wissenschaftler konnten erstmals zeigen, wie eng die Proteinfabriken und die Entsorgungsmaschinerie der Zellen dabei zusammenarbeiten.

Struktur des Ribosom-Ski-Komplexes. Bild: LMU

Die sogenannte Boten-RNA übermittelt die in der DNA gespeicherten Baupläne für Proteine an die zellulären Proteinfabriken, die Ribosomen. Dort wird die genetische Information abgelesen und die Proteine werden Baustein für Baustein synthetisiert. Nicht mehr benötigte oder defekte Boten-RNA wird von der Zelle entsorgt, indem sie in einem molekularen „Schredder“, dem sogenannten Exosom, zerkleinert und abgebaut wird. Der LMU-Strukturbiologe Roland Beckmann hat nun gemeinsam mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biochemie und des Institut Pasteur (Paris) erstmals gezeigt, dass es ein direktes Zusammenspiel zwischen der Protein-Synthese und der Abbaumaschinerie für die Boten-RNA gibt. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im renommierten Fachmagazin Science.

Am Abbau der Boten-RNA ist der sogenannte Ski-Komplex entscheidend beteiligt. Dieser Komplex „füttert“ das Exosom gleichsam mit den Botenmolekülen: Es zerstört die komplexe räumliche Struktur der RNA, erst so kann sie entsorgt werden. „Wir konnten nun mithilfe Kryo-elektronenmikroskopischer Bilder zum ersten Mal überhaupt strukturell nachweisen, dass Ribosomen direkt mit dem Ski-Komplex interagieren“, sagt Beckmann. „Dies gelang uns, indem wir das entscheidende Intermediat visualisiert haben, das genau in dem Augenblick der Interaktion entsteht.“

Dass die von Beckmanns Team gefundenen Ribosom-Ski-Komplexe tatsächlich gerade dabei sind, RNA-Moleküle abzubauen, wiesen die Wissenschaftler mithilfe der innovativen Ribosome Profiling-Methode nach. Sie ermöglicht eine genomweite quantitative Analyse, welche genetischen Informationen gerade von Ribosomen aktiv in Proteine übersetzt werden. Weitere Untersuchungen des französischen Teams in lebenden Zellen bewiesen, dass auch defekte Boten-RNA-Moleküle über diesen Weg abgebaut werden.
Science