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Neuer Mechanismus der Genregulation entdeckt
Die molekularen Mechanismen der Proteinherstellung stehen an der Sektion für Genomik und RNomik (Direktor Univ.-Prof. Dr. Alexander Hüttenhofer) des Biozentrums im Fokus der Forschung. In einer rezenten, im renommierten Wissenschaftsmagazin Nucleic Acids Research veröffentlichten Forschungsarbeit gelingt es dem Team um Prof. Hüttenhofer und Mag. Matthias Erlacher PhD erstmals, die Effekte von mRNA Modifikationen auf den zentralen Prozess der Translation im Detail aufzuzeigen.
Die Herstellung von Proteinen verläuft in allen Organismen – vom Bakterium bis hin zum Menschen – auf dieselbe Weise: Der genetische Code wird von der DNA abgelesen und in eine Boten-RNA (mRNA) überschrieben. Diese wird vom Ribosom, der Proteinfabrik der Zelle, in eine Abfolge aus Aminosäuren übersetzt. Ist dieser Prozess der Proteinsynthese gestört, können Krankheiten die Folge sein. Dadurch bietet das Ribosom auch eine Angriffsfläche für viele klinisch verwendete Antibiotika bzw. die Bekämpfung von Antibiotika-Resistenzen, weshalb der Aufklärung dieser molekularen Regulations-Mechanismen große Bedeutung zukommt.
mRNA Modifikationen regulieren die Genexpression
Modifikationen auf der mRNA sind seit längerem bekannt. Wie sich diese Modifikationen auf die Proteinsynthese auswirken, war bislang jedoch unklar und ist nun Gegenstand der Forschung des Teams um den Biochemiker Matthias Erlacher an der Sektion für Genomik und RNomik. „Mittels RNA-Ligation konnten wir spezifische Modifikationen an definierten Positionen innerhalb der mRNA einbringen und in der Folge zeigen, in welchem Ausmaß die Proteinsynthese reguliert oder die Aminosäurezusammensetzung verändert wird“, erklärt Erlacher. Um den direkten Effekt der mRNA-Modifikation auf die Translation sichtbar zu machen, bedienten sich die ForscherInnen eines in vitro Systems in Bakterien. „In diesem Modell war es möglich, erstmals spezifische positionsabhängige Effekte zu zeigen. Das heißt, je nachdem, wo die RNA Modifikationen im protein-kodierenden Bereich positioniert sind, können die Auswirkungen sehr unterschiedlich sein“, so Erstautor Thomas Hoernes MSc., PhD Student im ersten Jahr.
Aus den Ergebnissen der Forschungsarbeit, die in enger Zusammenarbeit mit Mag.Biol. Klaus Faserl PhD und ao.Univ.-Prof. Dr. Herbert Lindner von der Protein Micro-Analysis Core Facility des Biozentrum (Sektion für Klinische Biochemie) und Mag.a Heidelinde Glasner und Dr.in Katrin Breuker vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck entstanden ist, konnte ein neuer Mechanismus der Genregulation entschlüsselt werden. Davon könnte sich ein neuer Ansatz ableiten lassen, mit dem man in die Proteinbiosynthese eingreifen kann. „In weiteren Untersuchungen wollen wir die spezifischen Effekte auch in eukaryotischen Zellen unter die Lupe nehmen, um zu sehen, ob es sich hier um einen konservierten Prozess der Translation handelt“, führt Matthias Erlacher aus.
(D.Heidegger)
Links:
Sektion für Genomik und RNomik