Strukturelle Analysen an RNA-Polymerasen
Bei der eukaryotischen Transkription sind drei Arten von RNA-Polymerasen (Pol) aktiv. Dabei sind Struktur und Wirkungsweise von Pol II bereits hinreichend beschrieben, nicht jedoch die Strukturen von Pol I und III. Da Pol I und III mit der Zellproliferation und Tumorentwicklung in Zusammenhang stehen, sind sie seit kurzem Gegenstand intensiver Forschungen. Das Projekt TF3B_P3 (Struktural characterization of TFIIIB and its involvement in RNA Pol III transcription) lieferte nun die fehlenden strukturellen Daten zu Pol I und Pol III. Pol I synthetisiert ribosomale Vorläufer-RNA (wesentlicher Bestandteil von Ribosomen), Pol II alle proteinkodierenden Gene und Pol III Transfer-RNA. Mittels Röntgenkristallographie wurde die Struktur von Pol I untersucht und in atomarer Auflösung in einem Modell dargestellt. Dabei stellte sich heraus, dass Pol I kontinuierlich weitere Untereinheiten als funktionelle Module einbaut, die übergangsweise in anderen Polymerasen eingebunden waren. Die neuen strukturellen Informationen enthüllten einen spezifischen Regulationsmechanismus bei Pol I. So kann das Enzym seine Aktivität stoppen, indem es eine Schleife in seine DNA-Bindungsstelle biegt und damit den für die DNA gedachten Raum blockiert. Die in der Zeitschrift "Nature" veröffentlichte Entdeckung wird die Suche nach neuen Krebsmedikamenten vereinfachen. Mittels Kryo-Elektronenmikroskopie und chemischem Cross-Linking in Kombination mit Massenspektroskopie wurde ein 3D-Modell von Pol III erstellt. Ist die Gesamtarchitektur und Dynamik dieses Enzyms geklärt, könnten dessen interagierende Grenzflächen künftig als Zielstrukturen in der Arzneimittelentwicklung dienen. Die Ergebnisse von TF3B_P3 zeigen, dass die grundlegende Architektur von Pol I, II und III sowie deren spezifische Präinitiationskomplexe hochkonserviert sind und dass die geringfügigen Unterschiede zwischen den drei Polymerasen ausreichen, um deren Spezifität zu erklären. TF3B_P3 lieferte wichtiges Grundlagenwissen für die Entwicklung spezifischer Pol-I-, -II- oder -III-Inhibitoren, die in der Krebstherapie Anwendung finden könnten.
Schlüsselbegriffe
RNA-Polymerase, Transkription, Struktur, Tumor, Kristallographie, Inhibitor, Therapie
