Eine ganz besondere Proteinmaschinerie

18.09.2018

Der Erreger der Schlafkrankheit enthält eine aussergewöhnliche Maschinerie für die Herstellung von Proteinen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der ETH Zürich und der Universität Bern hat nun erstmals deren Struktur aufgeklärt.

Ribosomen gehören zu den wichtigsten und im Verlauf der Evolution kaum veränderten molekularen Maschinen der Zelle. Ihre Funktion ist es, Abschriften von Genen, also Baupläne für Proteine, abzulesen und in Proteine zu „übersetzen“.

Forschungsgruppen der ETH Zürich und der Universität Bern haben nun, mit finanzieller Unterstützung durch den Schweizerischen Nationalfonds, mittels Kryo-Elektronenmikroskopie die detaillierte atomare Struktur von ganz speziellen Ribosomen aufgeklärt, die in den Mitochondrien von Trypanosoma brucei vorkommen, einem parasitären Einzeller, der die Schlafkrankheit verursacht.

Mitochondrien sind Organellen, die in allen eukaryotischen Zellen zu finden sind. Sie sind die Kraftwerke der Zelle und enthalten eigene Ribosomen, sogenannte „Mitoribosomen“. Diese stellen einige wenige, aber für diese Kraftwerke essentielle Proteine her.

Mitoribosomen der Trypanosomen haben die gleichen Grundfunktionen wie die Ribosomen anderer Organismen, zum Beispiel denen des Menschen. Sie sind jedoch spezialisiert für die Biologie der Parasiten, und ihre Struktur sieht völlig unterschiedlich aus.

Alle Ribosomen bestehen aus zwei Typen von Bausteinen: Ribonukleinsäuren (RNA) und Proteinen. „Interessanterweise sind die Mitoribosomen von Trypanosomen wesentlich größer als alle anderen Ribosomen einschliesslich der menschlichen Ribosomen“, sagt ETH-Professor Nenad Ban. Die Mitoribosomen von Trypanosomen bestehen zudem vorwiegend aus Proteinen, während alle anderen Ribosomen einen sehr hohen RNA-Anteil aufweisen. Folglich haben in den trypanosomalen Mitoribosomen die Proteine die strukturelle Funktion der RNA übernommen.

Folgende Analogie mag hier hilfreich sein: ein kleines Holzhaus sieht nicht gleich aus wie ein großer Betonbau, trotzdem brauchen beide ein Dach, Fenster, eine Treppe und so weiter. „Vergleicht man die Architektur der vor allem aus Proteinen bestehenden trypanosomalen Mitoribosomen mit der RNA-basierten Ribosomenarchitektur anderer Organismen, kann man die grundlegendsten funktionellen Elemente und Bausteine definieren, die von allen Ribosomen geteilt werden“, erklärt der Forscher weiter.

Trypanosomen nicht nur ein wichtiges Modellsystem für die Grundlagenforschung, sondern als Erreger der unbehandelt tödlich verlaufenden Schlafkrankheit auch von klinischer Bedeutung. Die Mitoribosomen sind für das Überleben der Trypanosomen absolut notwendig. Da sie ganz anders aufgebaut sind als die Mitoribosomen des Menschen, könnten sie sich als Angriffspunkt für eine Therapie der Schlafkrankheit eignen. Ein Vergleich der Strukturen der Mitoribosomen von Trypanosomen und Menschen könnte es ermöglichen, Substanzen zu finden, die gezielt Mitoribosomen des Einzellers hemmen und so als Medikament dienen.

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Jetzt Infos anfordern

News weiterempfehlen PDF Ansicht / Drucken

Teilen bei

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Schlafkrankheit
  • ETH Zürich
  • Proteine
  • Ribosomen
  • Universität Bern
  • Kryo-Elektronenmikroskopie
  • Trypanosoma brucei
  • Mitoribosomen
  • Trypanosomen
Mehr über ETH Zürich
  • News

    Atombewegungen im Kristall sichtbar machen

    Wissenschaftler können über Details oft hitzig und lange debattieren. Zum Beispiel darüber, ob und wie sich Atome in einem Kristall beim Erwärmen verschieben und damit die Symmetrie verändern. Für das Mineral Bleitellurid lösten nun ETH-Forschende mit Simulationen auf dem CSCS-Supercomputer ... mehr

    Verborgene Hinweise im Krebsgewebe

    Wissenschaftler der ETH Zürich analysierten grosse Mengen an genetischen Krebsdaten. Dabei fanden sie bisher unerforschte molekulare Veränderungen. Diese könnten helfen, neue personalisierte Krebstherapien zu entwickeln. Forschende unter der Leitung von Gunnar Rätsch, Professor für Biomedi ... mehr

    Ventile für winzige Teilchen

    Mit neuentwickelten Nanoventilen lässt sich in winzigen Kanälen der Fluss von einzelnen Nanopartikeln in Flüssigkeiten steuern. Das ist Interessant für sogenannte Lab-on-a-Chip-Anwendungen in der Materialwissenschaft oder der Biomedizin. Forschende der ETH Zürich haben winzige Ventile entwi ... mehr

Mehr über Universität Bern
  • News

    Der fehlerhafte Massstab in der Genomik und wie man damit umgeht

    Genetische Marker, die sich zufällig entwickelt haben und nicht durch einen selektiven Prozess, werden in der Genetik als zuverlässige «Standards» zum Vergleich verschiedener Populationen verwendet. Nun haben jedoch Forschende der Universität Bern und des SIB Schweizerischen Instituts fu ... mehr

    Mit 3D-Zellkulturen gegen Krebsresistenzen

    Ein internationales Forschungsteam unter der Co-Leitung der Universität Bern und des Niederländischen Krebsforschungszentrums (NKI) hat 3D-Zellkulturen entwickelt, deren Gene sie gezielt verändern können. So kann untersucht werden, welche Bedeutung einzelne Gene für die Entstehung von Resis ... mehr

    Gene in der «dunklen Materie» der DNA besser identifizieren

    Eine neue Methode erlaubt es, Gene schneller, präziser und günstiger zu identifizieren. Auch Gene in der «dunklen Materie» unserer DNA können so besser bestimmt werden, wie eine internationale Studie zeigt. Daran war auch das Department for Biomedical Research (DBMR) der Universität Bern be ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.