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Von der mRNA-Synthese zum mRNA-Abbau: Ein gekoppelter Prozess

Die eukaryotische Genexpression ist in allen Phasen - von der DNA-Transkription bis zum mRNA-Abbau - streng reguliert. Einblicke in den Mechanismus sollen nun für die Medizin- und Arzneimittelforschung neue Möglichkeiten eröffnen.
Von der mRNA-Synthese zum mRNA-Abbau: Ein gekoppelter Prozess
Neuere Studien zeigen, dass mRNA-Synthese und –abbau eng gekoppelt sind. Die meisten Proteine ​​ initiieren nur einen einzelnen Schritt im mRNA-Lebenszyklus, die Multi-Untereinheit Ccr4-Not-Komplex hingegen kontrolliert die Genexpression auf allen Stufen. Eine neuere Studie geht nun von einer physikalischen Interaktion zwischen Ccr4-Not und RNA-Polymerase II (Pol II) aus.

Um dies zu untersuchen, führte das EU-finanzierte Projekt POL2-CCR (Structure-function analysis of mRNA metabolism by Ccr4-Not) mittels Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) eine Strukturfunktionsanalyse von Pol II-Ccr4-Not durch. Zunächst wurde hierfür der Kryo-EM-Workflow für Pol II-Proben optimiert, um Auflösung und Bildqualität zu verbessern. Mit spezieller Software wurden dann gut definierte, hochauflösende Pol II-Strukturen ohne Rekonstruktionsartefakte erzeugt.

Ein Screening verschiedener Ccr4-Not-Komplexe für die Pol II-Bindung ergab, dass sich die Bindungsschnittstelle am Nukleasemodul des Komplexes befindet. Zudem wurde bei unterschiedlichen potenziellen Substrat-mRNAs getestet, wie sie die dreidimensionale Struktur des Ccr4-Not-Pol-II-Komplexes stabilisieren und die hochauflösende Strukturbestimmung mit Kryo-EM vereinfachen. Die Dichte von Ccr4-Not auf Pol II reichte jedoch für interpretierbare Bilder nicht aus. Im nächsten Schritt wurden weitere biochemische und funktionelle Daten erzeugt, um besser geeignete mRNA Ccr4-Not Pol II-Komplexe zu generieren.

Die Projektpartner untersuchten auch die Kopplung von Transkriptions- und Translationsprozessen bei Bakterien. Die Kryo-EM-Bilder zeigten die Struktur des Transkriptions-Translations-Komplexes, die Pol-II-Position und die kritischen Regionen der Interaktion. Damit wurde der Mechanismus geklärt, der für die direkte Genexpressionskontrolle über koordinierte Transkription und Translation zuständig ist.

Insgesamt belegte POL2-CCR die konservierte Kopplung von Transkription und Translation, die die Genexpression koordiniert und dafür sorgt, dass sich Bakterien Umweltveränderungen anpassen und auf zelluläre Signale reagieren können.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

MRNA, Ccr4-Not, RNA-Polymerase, POL2-CCR, Kryo-Elektronenmikroskopie
Datensatznummer: 198912 / Zuletzt geändert am: 2017-06-19
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