RNA-Synthese im Eilschritt

News: RNA-Synthese im Eilschritt

Um aus genetischer Information arbeitsfähige Proteine entstehen zu lassen, überschreibt jede Zelle ihre gerade benötigten Gene in transportable Kopien aus RiboNukleinsäure und lässt aus deren Information an anderer Stelle die Proteine zusammensetzen. Wie schnell die bewegliche Nukleinsäure entsteht, bestimmt das verantwortliche Protein - die RNA-Polymerase - durch eine neu entdeckte zweite Bindungsstelle. Heftet sich das RNA-Vorläufermolekül daran, schaltet die RNA-Polymerase ein paar Gänge höher und arbeitet zehnmal so schnell wie sonst.

Dagmar Knopf

Sicher verwahrt und gleichzeitig träge liegt die komplette Erbinformation, die einen Organismus ausmacht, in seinen Genen in Form von Nukleinsäure. Damit aus diesem Material bewegliche Proteine entstehen können, muss die Zelle die Information in transportable Kopien überschreiben: Ein Prozess, für den eukaryontische Zellen gleich drei unterschiedliche Proteine – die RNA-Polymerasen I bis III – einsetzen, während sich Einzeller mit einem Proteintyp zufrieden geben.

Bislang staunten Forscher über das Arbeitstempo der entsprechenden Enzyme, da besonders bei langen genetischen Vorlagen der Vorgang zu langsam vonstatten gehen würde. Doch nun scheinen Dorothy Erie und ihre Kollegen von der University of North Carolina in Chapel Hill dieses Zeitproblem gelöst zu haben, denn das Enzym besitzt eine bislang unbekannte Seite. In ihrer Arbeit mit der bakteriellen Polymerase aus dem Darmbakterium Escherichia coli konnte das Team eine zweite zusätzliche Bindungsstelle an dem Enzym entdecken, an die das Vorläufermolekül binden kann. "Das Vorläufermolekül kann man sich als Glieder der wachsenden RNA-Kette denken", beschreibt Erie.

In einer Reihe von Experimenten konnten die Forscher die Bedeutung einer besetzten Bindungsstelle aufdecken. Saß kein Molekül daran, arbeitete die Polymerase nur mit halber Kraft und ließ sich bei ihrer Arbeit jede Menge Zeit. Heftete sich das Vorläufermolekül hingegen an diesen Ort, schaltete das Enzym auf Akkord und arbeitete zehnmal so schnell. Die Forscher glauben, dass erst dieses rasante Arbeitstempo eine angemessene zelluläre Funktion ermöglicht. "Die Entdeckung dieser zusätzlichen so genannten allosterischen Bindungsstelle wird die Sicht, wie die Transkription in Zellen reguliert wird, dramatisch ändern", sagt Erie.

Die Ergebnisse könnten auch dazu beitragen, den Prozess der Tumorentstehung zukünftig besser zu verstehen, denn die unkontrolliert wachsenden Zellen erfahren gerade auf der Ebene der Transkription oft eine Veränderung. Wenn Wissenschaftler die Entwicklung dieser Tumoren ergründen wollen, müssen sie die RNA-Polymerase im Detail kennen.