Zellbiologie: MicroRNA bremst Proteinbau schon vor dem Start
© Gad Getz, Todd Golub; MIT (Ausschnitt)
Zwei Forschergruppen haben den bislang unbekannten Mechanismus besser erklären können, über den microRNAs – kleine, im Zellkern gezielt produzierte RNA-Schnipsel – den Bau von Eiweißen regulieren. Die miRNAs binden dazu an Teile der ribosomalen Proteinfabriken und verhindern so den Start der Eiweißkonstruktion, die Translation.
Die miRNAs – höchstens 22 Bausteine kurze Nukleotidketten – sind erst vor wenigen Jahren als bedeutender Baustein der so genannten posttranskriptionalen Regulation des Proteinhaushaltes einer Zelle erkannt worden. Bei dieser Art der Eiweißkontrolle entsteht zwar durch die Übersetzung von DNA- in RNA-Kode (die Transkription), noch eine mRNA-Bauanleitung für ein Protein, diese wird dann aber nicht mehr abgelesen und umgesetzt. Rund dreißig Prozent aller Gene werden offenbar posttranskriptional reguliert, schätzen Wissenschaftler.
Die Rolle der miRNA bei diesem Prozess war bisher umstritten. Die Forscher nahmen an, dass er ähnlich abläuft wie die RNA-Interferenz: Dabei produziert das Enzym dicer aus RNA-Doppelsträngen gut 20 Nukleotid-Bausteine lange "siRNA"-Schnipsel, die von einem Komplex aus Zellenzymen namens RISC (RNA-induced silencing complex) verarbeitet, mit sequenzhomologen Ziel-mRNA-Schnipsel verpaart und gemeinsam mit diesen von der Endonuklease slicer zerlegt werden.
Nun zeigte ein Team um Ramin Shiekhattar vom Wistar-Institut in Philadelphia im Reagenzglas, dass die miRNAs zwar tatsächlich an die bekannten dicer und RISC sowie eine teilweise sequenzhomologe mRNA binden, zusätzlich aber auch Teile des zur Proteinsynthese notwendigen Ribosoms sowie das bekannte Regulationsprotein elF6 andocken, das schließlich den Zusammenbau funktionsfähiger Ribosomen verhindert. Dieser Mechanismus entzieht der mRNA-Bauanleitung somit die für die Herstellung des kodierten Eiweiß notwendigen Produktionsmittel [1]. Der Mechanismus scheint evolutionsgeschichtlich sehr alt zu sein, da er sehr ähnlich bei Fadenwürmern und Menschen abläuft, schreiben die Autoren.
Dazu passende Resultate liefern auch Rolf Thermann und Matthias Hentze vom Europäischen Molekularbiologischen Laboratorium in Heidelberg bei miRNA-Versuchen in einem Taufliegen-Modell. Auch hier verhindert miRNA schon den Beginn der Translation. Stattdessen entstanden große Komplexe aus miRNA, mRNA und verschiedenen Proteinen, nicht aber arbeitende Ribosomen [2].
Beide Forschergruppen hoffen nun mehr über die Rolle von miRNA bei der Entstehung verschiedener Krankheiten des Menschen wie Krebs oder Diabetes herausfinden zu können. In den vergangenen Jahren hatten einige Studien gezeigt, dass sowohl eine zu niedrige als auch eine zu hohe Dosis verschiedener miRNAs menschliche Zellen entarten lassen können. (jo)
Die miRNAs – höchstens 22 Bausteine kurze Nukleotidketten – sind erst vor wenigen Jahren als bedeutender Baustein der so genannten posttranskriptionalen Regulation des Proteinhaushaltes einer Zelle erkannt worden. Bei dieser Art der Eiweißkontrolle entsteht zwar durch die Übersetzung von DNA- in RNA-Kode (die Transkription), noch eine mRNA-Bauanleitung für ein Protein, diese wird dann aber nicht mehr abgelesen und umgesetzt. Rund dreißig Prozent aller Gene werden offenbar posttranskriptional reguliert, schätzen Wissenschaftler.
Die Rolle der miRNA bei diesem Prozess war bisher umstritten. Die Forscher nahmen an, dass er ähnlich abläuft wie die RNA-Interferenz: Dabei produziert das Enzym dicer aus RNA-Doppelsträngen gut 20 Nukleotid-Bausteine lange "siRNA"-Schnipsel, die von einem Komplex aus Zellenzymen namens RISC (RNA-induced silencing complex) verarbeitet, mit sequenzhomologen Ziel-mRNA-Schnipsel verpaart und gemeinsam mit diesen von der Endonuklease slicer zerlegt werden.
Nun zeigte ein Team um Ramin Shiekhattar vom Wistar-Institut in Philadelphia im Reagenzglas, dass die miRNAs zwar tatsächlich an die bekannten dicer und RISC sowie eine teilweise sequenzhomologe mRNA binden, zusätzlich aber auch Teile des zur Proteinsynthese notwendigen Ribosoms sowie das bekannte Regulationsprotein elF6 andocken, das schließlich den Zusammenbau funktionsfähiger Ribosomen verhindert. Dieser Mechanismus entzieht der mRNA-Bauanleitung somit die für die Herstellung des kodierten Eiweiß notwendigen Produktionsmittel [1]. Der Mechanismus scheint evolutionsgeschichtlich sehr alt zu sein, da er sehr ähnlich bei Fadenwürmern und Menschen abläuft, schreiben die Autoren.
Dazu passende Resultate liefern auch Rolf Thermann und Matthias Hentze vom Europäischen Molekularbiologischen Laboratorium in Heidelberg bei miRNA-Versuchen in einem Taufliegen-Modell. Auch hier verhindert miRNA schon den Beginn der Translation. Stattdessen entstanden große Komplexe aus miRNA, mRNA und verschiedenen Proteinen, nicht aber arbeitende Ribosomen [2].
Beide Forschergruppen hoffen nun mehr über die Rolle von miRNA bei der Entstehung verschiedener Krankheiten des Menschen wie Krebs oder Diabetes herausfinden zu können. In den vergangenen Jahren hatten einige Studien gezeigt, dass sowohl eine zu niedrige als auch eine zu hohe Dosis verschiedener miRNAs menschliche Zellen entarten lassen können. (jo)
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