In Form für den richtigen Schnitt

RNA-basierte Genregulation mit dynamischen Proteinen

07.11.2016 - Deutschland

Bevor genetische Information in Proteine umgesetzt wird, entfernt eine komplexe molekulare Maschine – das Spleißosom – nicht benötigte Sequenzen. Die korrekte Regulation des Spleißens spielt für viele zelluläre Prozesse eine zentrale Rolle. Mittels Kernspinresonanzmessungen und Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie hat ein Wissenschaftlerteam nun einen unerwarteten Mechanismus beim Zusammenbau des Spleißosoms entdeckt.

Christoph Hohmann / NIM

Bindung der großen Untereinheit von U2AF an die Vorläufer-Boten-mRNA.

Ribonukleinsäure – kurz RNA – übermittelt die in den Genen gespeicherten Erbinformationen und damit die Bauanleitung für Proteine. Bei der Genabschrift im Zellkern entsteht zuerst eine Vorläufer-Boten RNA (mRNA), aus der durch eine komplexe molekulare Maschine im Zellkern – das Spleißosom – unterschiedliche nicht benötigte Abschnitte herausgeschnitten und entfernt werden.

Dieser Vorgang wird als alternatives Spleißen bezeichnet und spielt für die Genregulation eine wichtige Rolle, denn jeder der zurechtgeschnittenen mRNA-Stränge liefert den Bauplan für ein anderes Protein – ein Gen kann also in mehrere Proteine mit unterschiedlicher Funktion umgesetzt werden.

Wissenschaftler um Professor Don Lamb vom Department Chemie der LMU München und Professor Michael Sattler (Helmholtz Zentrum München und Technische Universität München (TUM)) konnten nun zeigen, wie strukturänderungen eines Proteins, das essentiell für den Zusammenbau des Spleißosoms an der mRNA ist, die Effizienz des Spleißens entscheidend beeinflussen.

Proteindynamik beeinflusst biologische Funktion

Das Spleißosom in menschlichen Zellen setzt sich für jede Aktion direkt auf der Vorläufer-mRNA aus zahlreichen Einzelteilen neu zusammen. „Voraussetzung dafür ist, dass es spezifisch an die RNA bindet. Der untersuchte Assemblierungsfaktor des Spleißosoms, U2 Auxiliary Factor oder kurz U2AF, ist wichtig, damit die richtige Bindestelle erkannt wird“, sagt Lena Voithenberg, die Erstautorin der Arbeit.

Das Protein U2AF besteht aus zwei Untereinheiten, von denen die größere im ungebundenen Zustand sehr dynamisch ist, wie die Wissenschaftler mithilfe von Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie zeigen konnten. Parallel hierzu wurden mittels Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie am Bayerischen NMR-Zentrum in Garching Informationen zur Struktur und Dynamik von U2AF gewonnen.

„Die große Untereinheit wechselt innerhalb von Mikro- bis Millisekunden zwischen einer offenen und einer geschlossenen Struktur“, sagt Voithenberg. An ihre RNA-Zielsequenz bindet sie jedoch nur im geöffneten Zustand. Wie häufig der geöffnete Zustand vorliegt, hängt von der Affinität der RNA-Sequenz ab: Sequenzen mit hoher Affinität werden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit gebunden und letztendlich geschnitten, als solche mit niedrigerer Affinität.

Räumliche Anordnung reguliert Spleißeffizienz

Aus ihren Ergebnissen schließen die Wissenschaftler, dass die unterschiedlichen räumlichen Anordnungen der großen Untereinheit die Spleißeffizienz regulieren. Dies hat Auswirkungen darauf, in welcher Art die Vorläufer-mRNA zurechtgeschnitten wird und beeinflusst damit auch die Proteinsynthese.

Die korrekte Regulation des alternativen Spleißens spielt für viele zelluläre Prozesse eine zentrale Rolle, und Fehler im Spleißen tragen zu vielen genetischen Erkrankungen und Krebs bei. Das Verständnis der molekularen Grundlagen des Spleißens ist ein Ausgangspunkt dafür, in Zukunft innovative Therapien gegen diese Erkrankungen entwickeln zu können.

Originalveröffentlichung

Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft

Diese Produkte könnten Sie interessieren

Antibody Stabilizer

Antibody Stabilizer von CANDOR Bioscience

Protein- und Antikörperstabilisierung leicht gemacht

Langzeitlagerung ohne Einfrieren – Einfache Anwendung, zuverlässiger Schutz

Stabilisierungslösungen
DynaPro NanoStar II

DynaPro NanoStar II von Wyatt Technology

NanoStar II: DLS und SLS mit Touch-Bedienung

Größe, Partikelkonzentration und mehr für Proteine, Viren und andere Biomoleküle

Loading...

Meistgelesene News

Weitere News von unseren anderen Portalen

Heiß, kalt, heiß, kalt -
das ist PCR!

Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten

Themenwelt Fluoreszenzmikroskopie

Die Fluoreszenzmikroskopie hat die Life Sciences, Biotechnologie und Pharmazie revolutioniert. Mit ihrer Fähigkeit, spezifische Moleküle und Strukturen in Zellen und Geweben durch fluoreszierende Marker sichtbar zu machen, bietet sie einzigartige Einblicke auf molekularer und zellulärer Ebene. Durch ihre hohe Sensitivität und Auflösung erleichtert die Fluoreszenzmikroskopie das Verständnis komplexer biologischer Prozesse und treibt Innovationen in Therapie und Diagnostik voran.

5 Produkte
1 White Paper
5 Broschüren
Themenwelt anzeigen
Themenwelt Fluoreszenzmikroskopie

Themenwelt Fluoreszenzmikroskopie

Die Fluoreszenzmikroskopie hat die Life Sciences, Biotechnologie und Pharmazie revolutioniert. Mit ihrer Fähigkeit, spezifische Moleküle und Strukturen in Zellen und Geweben durch fluoreszierende Marker sichtbar zu machen, bietet sie einzigartige Einblicke auf molekularer und zellulärer Ebene. Durch ihre hohe Sensitivität und Auflösung erleichtert die Fluoreszenzmikroskopie das Verständnis komplexer biologischer Prozesse und treibt Innovationen in Therapie und Diagnostik voran.

5 Produkte
1 White Paper
5 Broschüren

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

15+ Produkte
10+ White Paper
15+ Broschüren
Themenwelt anzeigen
Themenwelt Spektroskopie

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

15+ Produkte
10+ White Paper
15+ Broschüren