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NIM nanosystems initiative munich
Meldung

Dienstag, 08. November 2016

In Form für den richtigen Schnitt

Genregulation

Große Untereinheit von U2AF bindet an mRNA

Ribonukleinsäure – kurz RNA – übermittelt die in den Genen gespeicherten Erbinformationen und damit die Bauanleitung für Proteine. Bei der Genabschrift im Zellkern entsteht zuerst eine Vorläufer-Boten RNA (mRNA), aus der durch eine komplexe molekulare Maschine im Zellkern – das Spleißosom –unterschiedliche nicht benötigte Abschnitte herausgeschnitten und entfernt werden. Dieser Vorgang wird als alternatives Spleißen bezeichnet und spielt für die Genregulation eine wichtige Rolle, denn jeder der zurechtgeschnittenen mRNA-Stränge liefert den Bauplan für ein anderes Protein – ein Gen kann also in mehrere Proteine mit unterschiedlicher Funktion umgesetzt werden.

Wissenschaftler um den NIM-Professor Don Lamb vom Department Chemie der LMU und Professor Michael Sattler (Helmholtz Zentrum München und Technische Universität München) konnten nun zeigen, dass Strukturänderungen eines Proteins, das essentiell für die Assemblierung des Spleißosoms an der mRNA ist, die Effizienz des Spleißens entscheidend beeinflussen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin PNAS.


Die richtige Bindestelle finden

Das Spleißosom in menschlichen Zellen setzt sich für jede Aktion direkt auf der Vorläufer-mRNA aus zahlreichen Einzelteilen neu zusammen. „Voraussetzung dafür ist, dass es spezifisch an die RNA bindet. Der untersuchte Assemblierungsfaktor des Spleißosoms, U2 Auxiliary Factor oder kurz U2AF, ist wichtig, damit die richtige Bindestelle erkannt wird“, sagt Lena Voithenberg, die Erstautorin der Arbeit. Das Protein U2AF besteht aus zwei Untereinheiten, von denen die größere im ungebundenen Zustand sehr dynamisch ist, wie die Wissenschaftler mithilfe von Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie zeigen konnten. Parallel hierzu wurden mittels Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie am Bayerischen NMR-Zentrum (Helmholtz Zentrum München und Technische Universität München) Informationen zur Struktur und Dynamik von U2AF gewonnen.

 

Räumliche Anordnung beeinflusst Spleißeffizienz

„Die große Untereinheit wechselt innerhalb von Mikro- bis Millisekunden zwischen einer offenen und einer geschlossenen Struktur“, sagt Voithenberg. An ihre RNA-Zielsequenz bindet sie nur im geöffneten Zustand – und wie häufig der geöffnete Zustand vorliegt, hängt von der Affinität der RNA-Sequenz ab: Sequenzen mit hoher Affinität werden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit gebunden und letztendlich geschnitten, als solche mit niedrigerer Affinität. Aus ihren Ergebnissen schließen die Wissenschaftler, dass die unterschiedlichen räumlichen Anordnungen der großen Untereinheit die Spleißeffizienz regulieren. Dies hat Auswirkungen darauf, in welcher Art die Vorläufer-mRNA zurechtgeschnitten wird - und beeinflusst damit auch die Proteinsynthese.

Quelle: LMU-Pressestelle, Bild: C. Hohmann (NIM)


Publikation (Öffnet externen Link in neuem FensterLink):
Recognition of the 3′ splice site RNA by the U2AF heterodimer involves a dynamic population shift.
Lena Voith von Voithenberg, Carolina Sánchez-Rico, Hyun-Seo Kang, Tobias Madl, Katia Zanier, Anders Barth, Lisa R. Warner, Michael Sattler and Don C. Lamb.
PNAS, Published online: 31 October 2016. doi: 10.1073/pnas.1605873113

 

Kontakt:
Prof. Dr. Don C. Lamb
Department Chemie
Ludwig-Maximilians-Universität München
Butenandtstr. 11, Haus E
81377 München
Germany

 

Phone: +49 (0)89 2180-77564

Mail: don.lamb(at)cup.uni-muenchen.de

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