Ludwig-Maximilians-Universität München
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Zellbiologie

Blick ins zelluläre Transportsystem

München, 16.01.2017

Die Boten-RNA bringt genetische Informationen mithilfe von molekularen Motoren an Ort und Stelle. LMU-Forscher machen erstmals die damit verbundenen strukturellen Veränderungen anschaulich.

Die Darstellung zeigt, wie das Protein She2p die RNA (lila) fest an sich bindet. (Grafik: LMU, Dirk Niessing)

Die sogenannte Boten-RNA ist entscheidend für das Funktionieren von Zellen. Mit ihr gelangt Information der DNA im Zellkern an ihren Einsatzort. So haben Nervenzellen beispielsweise lange Fortsätze, zu denen die RNA erst aktiv transportiert werden muss, damit etwa die Verknüpfung von Nervenzellen richtig funktioniert. Die Boten-RNA ist auf ein ausgeklügeltes Transportsystem im Zellinnern angewiesen, um ihren Zielort erreichen zu können. Dierk Niessing, Professor am Biomedizinischen Centrum der LMU und Forschungsgruppenleiter am Institut für Strukturbiologie des Helmholtz Zentrums München hat nun erstmals hochaufgelöste Aufnahmen von der Struktur dieses makromolekularen Vorgangs gemacht. Die Ergebnisse sind aktuell in der Zeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.

Im Rahmen der DFG-Forschergruppe „Makromolekulare Komplexe in der mRNA Lokalisation“ untersucht Dierk Niessing die Prozesse des molekularen Transportsystems der Zelle am Beispiel verschiedener Modellorganismen. In der aktuellen Studie haben er und die Erstautorin Franziska Edelmann vom Helmholtz Zentrum München das molekulare Zusammenspiel am Beispiel der Bäckerhefe Saccharomyces aufgeklärt: Die hochaufgelösten Darstellungen zeigen schrittweise die strukturellen Veränderungen bei der spezifischen Erkennung und dem Transport der Boten-RNA.

Die Forscher haben den Proteinkomplex systematisch nachgebaut und die strukturellen Vorgänge mithilfe der Röntgenkristallographie bildhaft festgehalten. Durch die Aufnahmen wird nun erstmals deutlich, dass die RNA ihre haarnadelartige Struktur verändert, sobald Bindungsproteine sie im Zellkern erkennen. „Es war für uns überraschend zu sehen, dass die RNA nicht nur von den Proteinen erkannt, sondern von ihnen in eine neue Form gezwungen, sozusagen festgetackert wird“, sagt Niessing. Damit die RNA transportiert wird, kommen Motorproteine ins Spiel. Sie klemmen sich außerhalb des Zellkerns mit Hilfe ungefalteter Adaptoren zwischen die RNA und stabilisieren den Komplex, wie die Aufnahmen der LMU-Forscher zeigen. So kann das Makromolekül auf langen Zytoskelett-Strängen wie auf Eisenbahnschienen zum Zielort transportiert werden.

Die Aufnahmen der LMU-Forscher sind entscheidend für das Verständnis des zellulären Transportprozesses von RNAs, der in allen Lebewesen vorkommt, die über Zellen mit Zellkern verfügen. Ist der Transport gestört, kann die Zelle ihre Funktion nicht mehr erfüllen.

(Nature Structural & Molecular Biology 2017, DOI: 10.1038/nsmb.3351)

Mehr zur Forschung von Professor Niessing:

Neue DFG-Forschergruppe: Die Logistik der Zelle (vom 8.10.2015)