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14.03.2019

Proteinvielfalt erzeugen

Pflanzen haben Gehilfen, die Fehler in ihrem Erbgut korrigieren: Bonner Forscher konnten nun bestätigen, dass diese Reparatur mithilfe von PPR-Proteinen erfolgt.

Volker Knoop, Elena Lesch, Bastian Oldenkott, Yingying Yang und Mareike Schallenberg erforschen das RNA-Editing, bei dem Cytidin (C) chemisch in  Uridin (U) umgewandelt wird.
Volker Knoop, Elena Lesch, Bastian Oldenkott, Yingying Yang und Mareike Schallenberg erforschen das RNA-Editing, bei dem Cytidin (C) chemisch in Uridin (U) umgewandelt wird.
Quelle: 
Simon Zumkeller/Uni Bonn

Das alte Dogma der Genetik – ein Gen kodiert für ein Protein – ist schon lange hinfällig. Unter anderem das alternative Spleißen, bei dem die Zelle Teilabschnitte eines Gens unterschiedlich kombiniert, sorgt dafür, dass die Zelle verschiedene Produkte auf Grundlage eines einzigen Gens herstellen kann. Es gibt aber noch einen weiteren, wenig erforschten Mechanismus, der einen ähnlichen Effekt hat: die RNA-Edierung, meist als RNA-Editing bezeichnet. Molekularbiologen der Universität Bonn haben jetzt eine dafür wichtige Gruppe von Proteinen näher untersucht.

Aus C wird U

Die sogenannten PPR-Proteine sind dafür bekannt, dass sie in der Boten-RNA jene Stellen identifizieren, an denen im Zuge des RNA-Editing bestimmte Enzyme den Austausch einer Base vornehmen. Diese Veränderung der Boten-RNA führt dazu, dass ein Protein entsteht, das in dieser Form in den Genen gar nicht angelegt ist. Bei Pflanzen tritt dieses Phänomen häufig auf. Besonders weit verbreitet ist der Umbau der RNA-Base Cytidin (C) in die Base Uridin (U) durch das Enzym Cytidin-Desaminase.

Protein mit Doppelbegabung

Weil die Struktur der PPR-Proteine in einem bestimmten Bereich sehr stark der Struktur dieser Desaminase ähnelt, wollten die Bonner Forscher testen, ob PPR-Proteine möglicherweise nicht nur die zu edierende Stelle identifizieren, sondern sie auch gleich selbst umbauen können. Dazu haben die Wisenschaftler das Gen für ein PPR-Protein sowie die Gene für die von diesem Protein edierte RNA aus einem Laubmoos in das Bakterium E. coli übertragen. Das Bakterium kann den Umbau von C in U aus eigener Kraft nicht vornehmen. Sollte er nach der Übertragung der pflanzlichen Gene also dennoch erfolgen, wäre das der Beweis, dass das PPR-Protein dafür verantwortlich ist. Genau das konnten die Biologen beobachten, wie sie im Fachjournal „Communications Biology“ berichten.

RNA-Editing besser verstehen

„Tatsächlich konnten wir zeigen, dass diese Gruppe von PPR-Proteinen die RNA von E. coli editieren kann“, resümiert Mareike Schallenberg-Rüdinger von der Universität Bonn. „Sie benötigt dazu also keine separate Desaminase.“ Den Prozess des RNA-Editings wollen die Forscher nun mit weiteren Experimenten untersuchen, wie Volker Knoop erläutert, der gemeinsam mit Schallenberg-Rüdinger die Studie geleitet hat: „Dabei hilft uns vor allem auch der Modellorganismus E. coli, denn in Pflanzen wären sie nur mit viel größerem Aufwand durchzuführen.“ Nicht zuletzt möchte das Team verstehen, wie das RNA-Editing evolutionär überhaupt ent- und bestehen konnte. Ihre Theorie: Durch die nachträgliche Veränderung der RNA können die Pflanzen mit Mutationen experimentieren, ohne dass sie Teil des Erbguts sind, was eventuell fatal sein könnte.

bl

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