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Montag, 11.12.2017
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Botenmolekül auf Zielkurs

Neuentdeckter RNA-Transport garantiert gezielte Proteinverteilung

Damit aus dem Erbmolekül DNA Proteine entstehen können, muss die „Produktionsanweisung“ in Form der Boten-RNA (mRNA) dafür zunächst von Zellkern in das Zellplasma transportiert werden. Dass die Boten-RNA manchmal nicht zur zentralen Proteinfabrik, sondern direkt dorthin transportiert wird, wo das Protein später gebraucht wird, haben jetzt Wissenschaftler mithilfe von Hefezellen herausgefunden.
Ribosom mit angelagerter Transfer-RNA

Ribosom mit angelagerter Transfer-RNA

Anhand der mRNA-Sequenzen können Proteine außerhalb des Zellkerns synthetisiert und anschließend zu ihrem Einsatzort gebracht werden. Wie Professor Ralf-Peter Jansen vom Genzentrum der Ludwig- Maximilians- Universität München (LMU) und seine Mitarbeiter jetzt in "Current Biology" zeigen konnten, beginnt diese Lokalisierung in manchen Fällen aber schon auf Ebene der mRNA. Dabei wird das Molekül gezielt zu bestimmten Bereichen in der Zelle transportiert, so dass das entsprechende Protein direkt am Einsatzort gebaut wird. Das gilt sowohl für lösliche zelluläre Proteine als auch für Membranproteine oder sekretorische Proteine, die ausgeschieden werden.

Anlagernde Faktoren bestimmen Ziel


"Bereits im Zellkern heftet sich eine erste Riege von RNA-bindenden Faktoren an das mRNA-Molekül", so Jansen. "Der RNA-Protein-Komplex wird dann aus dem Zellkern gebracht und assoziiert wohl mit weiteren Faktoren. Manche davon sind molekulare Motoren, die andere Moleküle entlang von Filamenten innerhalb der Zelle transportieren. Am Zielort wird die RNA abgeladen und verankert."

Diese gezielte Verteilung von mRNA resultiert in der asymmetrischen Verteilung der zugehörigen Proteine. Ein Beispiel dafür ist Ash1p in Hefe, ein Transkriptionsfaktor, der also die Aktivität bestimmter Gene reguliert. Während der Zellteilung wird die mRNA dieses Proteins so zielgerichtet aus der Mutterzelle transportiert, dass das fertige Ash1-Protein nur im Kern der Tochterzelle akkumuliert, wo es einige Gene inaktiviert.


Die Lokalisierung der Ash1p-mRNA hängt unter anderem von den so genannten She-Proteinen ab. Mehrere davon agieren als Bindeglied zwischen Motorproteinen und ihrer molekularen Last, der Ash1p- und anderen mRNAs. Nach deren Sequenzen werden dann auch Membranproteine oder sekretorische Proteine synthetisiert. Letztere werden in höheren Organismen mit Hilfe eines weit verzweigten Membransystems der Zelle ausgeschieden, an dessen Außenseite auch die Synthese der Membranproteine stattfindet. Dieses so genannte Endoplasmatische Retikulum, kurz ER, wird während der Zellteilung zur Tochterzelle gebracht.

"Lange wurde vermutet, dass bestimmte mRNAs zusammen mit dem ER transportiert werden und die Zelle auf diese Weise die beiden Transportprozesse koordiniert", so Jansen. "Der Nachweis ist uns jetzt in Hefe gelungen. Es gibt aber auch in höheren Organismen lokalisierte mRNAs, die für Membranproteine kodieren, etwa in Nervenzellen oder den Embryonen der Taufliege."
(Universität München, 10.08.2006 - NPO)
 
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