Wichtige Rolle des Recycling-Gens beim Schutz vor Krankheiten
Das Wort "Recycling" ist der Schlüssel für nachhaltigen Umweltschutz und wird hauptsächlich mit Papier-, Blech- und Glasmüll assoziiert. Findet Recycling nun auch in der zellulären Umgebung statt? Deutschen Wissenschaftlern zufolge sei dies durchaus der Fall, vor allem, weil Moleküle dem Körper meist nur begrenzt zur Verfügung stehen. Das Europäische Labor für Molekularbiologie (EMBL) und Partner der Universität Heidelberg haben einen Recycling-Mechanismus für Proteine entdeckt, mit dem sich der Körper vor genetischen Erkrankungen schützt. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachjournal "Cell" veröffentlicht. Dies ist ein entscheidender Schritt bei der Erforschung eines Mechanismus zur Wiederverwertung eines wichtigen molekularen Proteinkomplexes, der dafür sorgt, dass die in unseren Genen verschlüsselten Informationen ordnungsgemäß abgelesen werden. Die bahnbrechende neue Entdeckung könnte der Schlüssel zur Prävention genetischer Erkrankungen sein. Den Forschern zufolge ist der Informationstransfer vom Gen zum Protein ein lebenswichtiger Prozess, der allerdings sehr fehleranfällig ist und dadurch Krankheiten auslösen kann, die durch verschiedene zelleigene Kontrollmechanismen ständig behoben werden. Einer dieser Zerstörungsmechanismen, der so genannte NMD (nonsense-mediated decay) basiert auf einem molekularen Marker, der an ein Botenmolekül (messengerRNA, Ribonukleinsäure) bindet, das, wie die Forscher es beschreiben, als Zwischenschritt bei der Übersetzung von DNA (Desoxyribonukleinsäure) in Proteine fungiert. Dieser molekulare Marker ist ein spezieller Proteinkomplex (exon-junction complex, EJC), der dem NMD-Mechanismus fehlerhafte RNA anzeigt, die den Körper schädigen kann und abgebaut werden muss. Jederzeit gibt es pro Zelle rund 400.000 mögliche Bindungsstellen an Botenmoleküle für den EJC-Komplex, es liegen aber nur Bauteile für 10.000 Komplexe vor. Eine zügige Demontage und Wiederverwendung ist daher notwendig, soll die Qualitätskontrolle weiterhin funktionieren. Die Forscher entdeckten nun, dass das PYM-Protein für diesen EJC-Recycling-Mechanismus verantwortlich ist. "Unsere Ergebnisse waren äußerst überraschend", erklärte ein Forscher der Arbeitsgruppe, Dr. Niels Gehring. "Bislang ging man davon aus, dass Ribosomen, das sind große Strukturen, die für den Proteinzusammenbau zuständig sind, die EJCs einfach beim Passieren abbauen", erklärte er. "Dies stimmt jedoch offensichtlich nicht ganz, da die Wiederverwendung von EJCs ohne das PYM-Protein nicht möglich ist." Das PYM-Protein bindet normalerweise an Ribosomen, obwohl es auch allein in Zellen vorkommt, so die Forscher. Diese Beziehung trägt zum Verständnis dessen bei, warum und wie EJCs abgebaut werden, sobald sie ein Ribosom passieren. Es könnte auch dafür sorgen, dass EJCs nicht zu früh abgebaut werden, wie sich in der Studie zeigte. Werden die Komplexe schon vorher entfernt, hat die Kontrollmaschinerie keine Marker als Anhaltspunkte und erkennt fehlerhafte Informationen nicht. "Dies wiederum könnte noch weiter gehende Konsequenzen haben, da NMD-Defekte für Krankheiten wie Thalassämie, Duchenne-Muskeldystrophie und Mukoviszidose verantwortlich sind", erklärte die Arbeitsgruppe. Dr. Matthias Hentze, Vizedirektor des EMBL, erklärte: "Die neuen Ergebnisse schließen eine Lücke im Verständnis zellulärer Kontrollmechanismen, sollen aber auch medizinisch genutzt werden. Wenn es uns gelingt, den NMD-Kontrollmechanismus durch Medikamente gezielt zu steuern, können wir die Ausprägung genetischer Erkrankungen beeinflussen und ihre Symptome an einem sehr frühen Schritt verhindern oder zumindest abschwächen."
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