Schema mit Riboschalter SamIV

Von Schaltern zu Werk­zeugen

In einer breit angelegten Studie haben Forscher aus Innsbruck und Hangzhou in China die molekularen Grundlagen eines erst kürzlich entdeckten Riboschalters erforschen können. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Riboschalter werden von vielen Bakterien als molekulare Kontrollelemente verwendet, um Gene an- und abzuschalten. Diese messen die Konzentration eines bestimmten Stoffwechselmoleküls und steuern abhängig davon die Genexpression und damit die Herstellung eines Proteins. Im Mittelpunkt einer Studie der Arbeitsgruppen von Ronald Micura am Institut für Organische Chemie und Aiming Ren am Life Science Institut der Zhejiang Universität in China stand nun ein erst 2017 entdeckter Riboschalter. Zunächst ging die Wissenschaft davon aus, dass dieser sehr ähnlich anderen RNA-Schaltern ist, welche das biologische Methylierungs-Reagens SAM binden. Die aktuelle Untersuchung zeigt nun allerdings, dass diese nicht-kodierende RNA eine einzigartige 3D-Architektur aufweist und auch der Wirkungsmechanismus grundlegend anders ist. Die umfassende Studie schließt die Synthese neuer SAM-Analogen und deren Wechselwirkung mit dem Schalter ein, sowie die Testung der Verbindungen in Zellen, die ein entsprechend konstruiertes Riboschalter-Reporter-Gen tragen.

Die Studie bildet nun auch die Grundlage für die Entwicklung von chemisch veränderten SAM-Stoffwechselmolekülen und mutierten Riboschaltern, um deren Molekül-bindende Eigenschaft in Reaktivität umzuwandeln. Dies soll in der Folge für die Übertragung von chemisch-funktionellen Gruppen, bis hin zu Farbstoffen oder Isotopenmarkierungen, nutzbar gemacht werden. Dieses Konzept wird die Arbeitsgruppe um Ronald Micura in den nächsten Jahren für die Entwicklung von Werkzeugen für die künstliche Modifikation von RNA und deren Kennzeichnung im Rahmen des neuen Spezialforschungsbereichs „RNA-DECO: Decorating RNA for a Purpose” verfolgen, der kürzlich vom FWF genehmigt wurde.

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