RNA–Moleküle: Aktenvernichter im Zellkern

17. August 2015
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Ähnlich einem Aktenvernichter verwenden Zellen molekulare Maschinen, um überflüssige oder defekte Makromoleküle abzubauen. Der Zellkern nutzt hierzu spezifische Versionen des RNA-Exosoms – erweitert mit zusätzlichen Helferproteinen.

Die Beseitigung von defekter oder nicht mehr benötigter RNA ist ein wichtiger Schritt für den Stoffwechsel einer Zelle. Das Exosom zerschneidet als Multi-Proteinkomplex RNA in kleine Stücke und spielt damit eine Schlüsselrolle im Abbau-Prozess. Darüber hinaus wandelt es bestimmte RNA-Moleküle in ihre reife Form um. Vor zwei Jahren konnten Wissenschaftler die Röntgenstruktur des Exosom-Kernkomplexes auflösen: Der Multiprotein-Komplex besteht aus neun Proteinen, die in ihrer Anordnung einen zentralen Tunnel bilden, welcher das Substrat zum aktiven Zentrum des Komplexes (Protein Rrp44) führt. Dort wird das RNA-Molekül nach und nach zerkleinert.

RNA-Abbau in zwei Arten

Verschiedene Zellkompartimente wie der Zellkern oder das Zellplasma verwenden ihre eigenen spezifischen Versionen des Exosom-Komplexes – erweitert mit zusätzlichen Helferproteinen. Die Max-Planck-Forscher konnten in der Studie zeigen, wie der Exosom-Kernkomplex im Zellkern mit den Proteinuntereinheiten Rrp6 und Rrp47 zusammenarbeitet. Diese Helferproteine sind charakteristisch für die Prozessierung und den Abbau von RNA-Moleküle aus dem Zellkern und führen diese der RNA-Abbaumaschinerie zu.

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Der Exosom-Komplex hat verschiedene Möglichkeiten, Zellkern-RNA zurechtzuschneiden. Illustration: Debora Makino © MPI für Biochemie

„Wir konnten außerdem zeigen, dass die Zelle verschiedene Wege verwendet, um Zellkern-RNA abzubauen“, erklärt Debora Makino, eine der Autoren. Bei einem Pfad wird das RNA-Substrat direkt durch Rrp6 abgebaut; bei dem zweiten Pfad wird es über den Exosom-Kanal zum schrittweisen Abbau durch Rrp44 geleitet. „In dieser Art und Weise kann die Zelle RNA-Substrate entweder vollständig abbauen oder zurechtschneiden“, sagt Benjamin Schuch, ein weiterer Autor der Studie.Originalpublikation:

RNA degradation paths in a 12-subunit nuclear exosome complex
Debora Lika Makino et al.; Nature, doi: 10.1038/nature14865; 2015

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