Kontrollsystem bei Gewebewachstum identifiziert

18. August 2014
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Forscher konnten zeigen, dass es einen unbekannten Kontrollmechanismus für die Übertragung von Informationen aus der DNA gibt. Dies könnte helfen, zukünftig Medikamente gegen Krankheiten zu entwicklen, die durch die fehlgeleitete Regulierung der Zellvermehrung entstehen.

In allen Zellen sind Ribosomen aktiv, um die Translation von Genen in Proteine sicherzustellen. Ribosomen „übersetzen“ die Gene nicht direkt, sondern über den Umweg von Kopien der Gene, die sogenannte Messenger-(m)RNA. Diese (m)RNA-Kopien enthalten normalerweise einen mittleren Teil mit dem zu übersetzenden Abschnitt („Open Reading Frame“, ORF) und an beiden Enden Abschnitte, die nicht in Proteine übersetzt werden. Die Ribosomen beginnen also den „Leseprozess“ am vorderen Teil der mRNA und arbeiten sich bis zu dem Teil vor, in dem genetische Informationen in Proteine übersetzt werden sollen. Das Problem: Mindestens die Hälfte der Gene produziert mRNA, die Störsignale, sogenannte „upstream ORF“ (kurz: uORF), enthält. Wie kommen die Ribosomen dann überhaupt bis zu dem Punkt, an dem sie tatsächlich die Herstellung der richtigen Proteine beginnen?

Die Wissenschaftler aus UKE und DKFZ haben nun ein molekulares Äquivalent zu einem neuen Lotsen entdeckt: Einen Proteinkomplex, der bestimmt, ob das Ribosom trotz der „überflüssigen“ Start- und Störsignale an den Punkt kommt, an dem dann das gewünschte und notwendige Protein tatsächlich hergestellt wird. Dabei konnten die Forscher zeigen, dass der Proteinkomplex nur Auswirkungen auf mRNA mit uORF hat, nicht aber auf mRNA, die frei von solchen Störsignalen ist. „Wir konnten zeigen, dass die Zellen ein bisher unbekanntes Kontrollsystem für Translation von mRNAs mit uORFs haben. Dieses System kann spezifisch so reguliert werden, dass nur bestimmte Mengen bestimmter Proteine produziert werden“, sagt Dr. Kent Duncan, Studienleiter und Forschergruppenleiter im Zentrum für Molekulare Neurobiologie (ZMNH) des UKE.

System wichtig für Zellen

Die Arbeit könnte damit neue Wege für das Verständnis der molekularen Regulierung von Zellwachstum und -vermehrung durch translationale Kontrolle eröffnen. Auch könnte sie die Basis bilden für eine spätere Entwicklung von Medikamenten gegen Krebs und andere Krankheiten, die maßgeblich durch die fehlgeleitete Regulierung von Zellvermehrung entstehen. Dr. Kent Duncan: „Dieses System scheint sehr viel wichtiger für Zellen zu sein, die sich noch teilen und vermehren. Das macht es vielleicht zu einem interessanten Ziel für Krebstherapien. Denn tatsächlich hat die Arbeit anderer Wissenschaftler schon darauf hingewiesen, dass ein Teil des Kontrollsystems genetisch bedingten Krebs fördern kann, also eine onkogene Wirkung hat.“

Originalpublikation:

DENR-MCT-1 promotes translation reinitiation downstream of uORFs to control tissue growth. 
Duncan, K.E. et al.; Nature, July 6, 2014

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Medizin

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