{"id":19081,"date":"2017-07-17T16:41:52","date_gmt":"2017-07-17T14:41:52","guid":{"rendered":"http:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=19081"},"modified":"2023-02-23T16:10:49","modified_gmt":"2023-02-23T15:10:49","slug":"vom-richtigen-timing-in-der-zelle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/vom-richtigen-timing-in-der-zelle\/","title":{"rendered":"Vom richtigen Timing in der Zelle"},"content":{"rendered":"
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Die beteiligten Forscher Dr. Boris F\u00fcrtig (von links), Sara Keyhani, Prof. Harald Schwalbe, Prof. Dr. Jens W\u00f6hnert und Dr. Florian Sochor vor einem der Spektrometer, mit denen die Messungen gemacht wurden. Foto: Daniel Hymon<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das \u00dcberleben der Zelle ist auch eine Frage des richtigen Timings: Forscher der Goethe-Universit\u00e4t haben gemeinsam mit Kollegen die Puzzle-Teile des daf\u00fcr zust\u00e4ndigen Mechanismus gefunden und das bisher umfassendste Modell dieses Vorgangs vorgestellt. Ihre Forschung wurde in der Zeitschrift \u201eeLife\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n

Einer der Kernlehrs\u00e4tze der Biologie besagt, dass Informationen von der DNA zur RNA flie\u00dfen, damit Proteine kodiert werden k\u00f6nnen, die f\u00fcr spezifische Zellfunktionen erforderlich sind. Genauso entscheidend wie der genetische Code ist wohl die genaue zeitliche Steuerung dieses Informationsflusses. Durch Produktion der richtigen RNA und der richtigen Proteine zur rechten Zeit kann eine Zelle ihre Funktion und ihr \u00dcberleben sichern. Eines dieser Steuerungselemente, der RNA-Schalter oder Riboswitch, wird als potentielles Ziel f\u00fcr Antibiotika angesehen.<\/p>\n\n\n\n

Nach mehr als zehnj\u00e4hriger Arbeit konnte Prof. Harald Schwalbes Forschungsgruppe an der Goethe-Universit\u00e4t mit Dr. Boris F\u00fcrtig sowie Prof. Jens W\u00f6hnert von der Abteilung f\u00fcr Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universit\u00e4t, der S\u00fc\u00df-Gruppe der Technischen Universit\u00e4t Darmstadt und dem Landick-Team der University of Wisconsin die Puzzle-Teile eines Riboswitch-basierten Steuerungsprozesses im Bacterium Bacillus subtilis zusammenf\u00fcgen und damit das bisher umfassendste Modell f\u00fcr den genauen Zeitablauf des Riboswitch-Mechanismus vorstellen.<\/p>\n\n\n\n

Ein Riboswitch ist ein kurzes St\u00fcck der RNA, das sich zu unterschiedlichen Strukturen falten kann, je nachdem, ob sich ein kleines Botenmolek\u00fcl an ihn bindet oder nicht. Riboswitche, die den \u00dcbersetzungsprozess von DNA zu RNA steuern, signalisieren den verschiedenen Strukturen der umgebenden RNA-Polymerase w\u00e4hrend der laufenden Transkription, ob die Produktion von RNA fortzusetzen (EIN) oder einzustellen (AUS) ist. In ihrer k\u00fcrzlich in eLife ver\u00f6ffentlichten Arbeit untersuchten die Schwalbe-Gruppe und ihre Forschungspartner sowohl den freien als auch den im Transkriptionskomplex gebundenen xpt-pbuX-Riboswitch in An- und Abwesenheit des Botenmolek\u00fcls Guanin. So konnten sie nicht nur nachweisen, dass der Wechsel von der AUS- auf die EIN-Stellung eine gewisse Zeit ben\u00f6tigt, sondern auch, dass dies zu einer Besonderheit im Steuerungsprozess f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Die RNA-Polymerase liest sich an einem DNA-Strang entlang und bildet dabei die entsprechende RNA; sie erreicht die Stelle, die f\u00fcr den xpt-pbuX-Riboswitch kodiert, transkribiert ihn in RNA und setzt dann ihren Weg auf dem DNA-Strang fort. Nach bisherigen Erkenntnissen war unklar, wie die RNA-Polymerase die Transkription nachfolgender Gene durchf\u00fchren kann, da in den Experimenten die AUS-Stellung des Riboswitches, unabh\u00e4ngig von der Anwesenheit von Guanin, eingenommen wurde. Schwalbe und seine Forschungskollegen fanden nun heraus, dass bestimmte Sequenzen, die in der DNA kodiert sind, daf\u00fcr sorgen, dass die Transkription pausiert und sich somit das Zeitfenster f\u00fcr den Umfaltungsprozess erweitert. Nach Synthese des xpt-pbuX-Riboswitch trifft die RNA-Polymerase auf dieses \u201ePausenzeichen\u201c, bremst ab und r\u00e4umt so dem Riboswitch gen\u00fcgend Zeit f\u00fcr seine Umfaltung ein.<\/p>\n\n\n\n

Diese Arbeit stellt das bisher detaillierteste kinetische Modell f\u00fcr die Riboswitch-Funktion vor und unterstreicht die Bedeutung von Pausenstellen f\u00fcr unser Verst\u00e4ndnis von Riboswitchen im Allgemeinen. Da Forscher erw\u00e4gen, diese RNA-Schalter als Werkzeuge f\u00fcr Anwendungen der synthetischen Biologie zu nutzen, tun sie gut daran, dabei die Geschwindigkeit der RNA-Polymerase zu bedenken, die von Bakterium zu Bakterium variiert.<\/p>\n\n\n\n

Prof. Harald Schwalbe ist seit 2002 Professor f\u00fcr Organische Chemie an der Goethe-Universit\u00e4t. In seiner Forschung nutzt er die NMR-Spektroskopie, um molekulare Mechanismen der Regulation, der Proteinfaltung und von pharmazeutischen Wirkstoffen aufzukl\u00e4ren.<\/p>\n\n\n


\nPublikation:<\/strong>
\nSteinert H, Sochor F, Wacker A, Buck J, Helmling C, Hiller F, Keyhani S, Noeske J, Grimm S, Rudolph MM, Keller H, Mooney RA, Landick R, Suess B, F\u00fcrtig B, W\u00f6hnert J, Schwalbe H.; Pausing guides RNA folding to populate transiently stable RNA structures for riboswitch-based transcription regulation.; Elife; 2017; doi: 10.7554\/eLife.21297.<\/p>\n\n\n\n

Quelle: Pressemitteilung vom 17. Juli 2017<\/a><\/em><\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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