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ForschungMolekulare Häckselmaschine

8. März 2021

Heidelberger Biowissenschaftler untersuchen Entstehung ribosomaler Untereinheiten

Ribosomen sind die „Proteinfabriken“ der Zelle. Wie sie aus Untereinheiten zusammengesetzt werden, ist ein komplizierter und vielschichtiger Vorgang, den ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Ed Hurt am Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg untersucht. Die Wissenschaftler haben jetzt gemeinsam mit Kollegen der Ludwig-Maximilians-Universität München beschrieben, welche Rolle in diesem Prozess eine Art molekulare „Häckselmaschine“ spielt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Molecular Cell“ veröffentlicht.

Bei Ribosomen handelt es sich um Riesenmoleküle – ein komplexes Konstrukt aus speziellen Proteinen und der Erbsubstanzvariante RNA. Sie setzen sich aus zwei unterschiedlich großen Untereinheiten zusammen, die sich jeweils aus Vorläufer-Komplexen, den sogenannten Prä-Ribosomen, herausbilden. „In diesen Vorläufern finden sich auch die ribosomalen RNA-Ketten, die zunächst noch miteinander verbunden sind und getrennt werden müssen, damit sich die beiden Untereinheiten bilden können. Die kleinere der beiden Untereinheiten schält sich dabei aus ihrem Vorläufer-Komplex, dem 90S-Prä-Ribosom, heraus“, erklärt Prof. Hurt. Wie dieses zwiebelartige Herausschälen durch eine molekulare „Häckselmaschine“, das sogenannte RNA-Exosom, ausgelöst wird, konnten die Wissenschaftler jetzt zeigen.

Nach den Worten von Benjamin Lau, Erstautor des Papers, positioniert sich dazu das RNA-Exosom präzise an einem zuvor angeschnittenen Teil der Vorläufer-RNA, zieht den überflüssigen RNA-Strang heraus und zerlegt ihn dann Baustein für Baustein. „Um einen überstehenden Ast im Garten zu entsorgen, wird dieser zunächst abgeschnitten und anschließend einem Gartenschredder zugeführt“, so Benjamin Lau, der Doktorand in der Forschungsgruppe von Prof. Hurt ist. „Das RNA-Exosom hingegen bringt sich direkt am angesägten RNA-Strang in Position und arbeitet dort sozusagen wie ein lokaler Schredder.“ Erst dann kann sich das 90S-Prä-Ribosom zur kleinen Untereinheit weiterentwickeln.

Die Forschungsarbeiten wurden im Zuge des ERC Advanced Grant durchgeführt, mit dem Prof. Hurt vom Europäischen Forschungsrat gefördert wird.

Molekulare Häckselmaschine

Originalpublikation

B. Lau, J. Cheng, D. Flemming, G. La Venuta, O. Berninghausen, R. Beckmann, E. Hurt: Structure of the Maturing 90S Pre-ribosome in Association with the RNA Exosome, Molecular Cell 81(2): 293-303.e4 (2021)