Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Wirtschaft + Wissenschaft> Archiv>

Wie Ribosomen entstehen und sich falten

ZellbiologieWie Ribosomen entstehen

Ribosomen sind die Proteinfabriken der Zelle. LMU-Forscher konnten jetzt frühe Schritte ihres Zusammenbaus zeigen und dabei visualisieren, wie sie sich aus zahlreichen Komponenten aufbauen und in die richtige Form falten.

sep
sep
sep
sep

Wenn Zellen wachsen, produzieren die zellulären Proteinfabriken – die Ribosomen – große Mengen an Proteinen. Dafür muss die Zelle zunächst die Ribosomen selbst in großem Maßstab bilden. Eine Hefezelle produziert etwa
100 000 Ribosomen pro Stunde, wobei für jedes Ribosom etwa 80 ribosomale Proteine und vier ribosomale RNAs hergestellt werden müssen. Damit aus diesen zahlreichen Komponenten eine funktionierende Proteinfabrik entsteht, benötigt die Hefe etwa 200 sogenannte Biogenesefaktoren. Diese Proteine regulieren den Zusammenbau des Ribosoms und sorgen unter anderem dafür, dass die ribosomale RNA korrekt in ihre komplexe räumliche Struktur gefaltet wird. LMU-Wissenschaftler um Professor Roland Beckmann zeigten nun in Kooperation mit Forschern um Professor Ed Hurt (Universität Heidelberg) erstmals in einer dreidimensionalen Darstellung, wie die frühen Schritte dieser Faltung verlaufen. 

Anzeige

Komplexer, mehrstufiger Vorgang

Ribosomen bestehen immer aus zwei Untereinheiten, die sich wiederum aus mehreren ribosomalen RNA-Molekülen und Proteinen zusammensetzen. Der Aufbau des Ribosoms beginnt bereits im sogenannten Nukleolus des Zellkerns. Von dort werden die heranreifenden Untereinheiten erst ins Kernplasma und dann zur weiteren Vervollständigung aus dem Zellkern ins Zytoplasma transportiert. „Dieser mehrstufige Prozess lässt schon erkennen, dass es sich um einen extrem komplexen Vorgang handelt“, sagt Lukas Kater, der Erstautor der Studie. Um zu untersuchen, wie die die Faltung der ribosomalen RNA im Nukleolus beginnt, haben die Wissenschaftler mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie die Struktur von fünf ribosomalen Komplexen aufgeklärt, die mit frühen Biogenesefaktoren assoziiert sind. „Auf diese Weise konnten wir die Funktion mehrerer früher Biogenesefaktoren identifizieren und erstmals die grundlegende Reihenfolge der Faltung und Assemblierung einer nukleolären – also noch lange nicht fertigen – ribosomalen großen Untereinheit aufklären“, sagt Kater.

Faltung von beiden Enden her 

Es zeigte sich, dass sich die entstehende ribosomale RNA von beiden Enden faltet und nicht strikt in der Reihenfolge, in der ihre Bausteine aneinander gereiht werden. „Dadurch entsteht schon während der ersten Phase des Zusammenbaus eine Art Exoskelett für das sich später bildende katalytische Zentrum und den sogenannten Exit-Tunnel, durch den neu produzierte Proteine das Ribosom verlassen“, sagt Beckmann. Als nächstes wollen die Wissenschaftler weitere Zwischenschritte beim Aufbau der Ribosomen lösen, um ein noch detaillierteres Bild der Vorgänge im Zellkern zu erhalten.

Publikation
Visualizing the Assembly Pathway of Nucleolar Pre-60S Ribosomes. Lukas Kater, Matthias Thoms, Clara Barrio-Garcia, Jingdong Cheng, Sherif Ismail, YasarLuqman Ahmed, Gert Bange, Dieter Kressler, Otto Berninghausen, Irmgard Sinning, Ed Hurt, Roland Beckmann. Cell 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.11.039

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Struktur des Ribosoms

ProteinbiosyntheseHammer-Protein beim Arbeiten zugeschaut

Eines der wichtigsten Moleküle des Lebens, das Ribosom, übersetzt die genetische Information in Proteine. Die molekulare Maschine besteht aus zwei Untereinheiten, die gespalten und wiederverwendet werden, um eine neue Runde der Proteinsynthese einzuleiten.

…mehr
Von links: Prof. Dr. Elke Deuerling, Dr. Marie Anne Hanebuth, Sandra Fries, Dr. Alok Jain und Prof. Dr. Christine Peter. (Foto: Universität Konstanz)

ProteinfaltungWie das Chaperon Ssb mit dem Ribosom Kontakt aufnimmt

20 Jahre lang haben Forschende versucht herauszufinden, warum das Chaperon Ssb als einziges Mitglied der weit verbreiteten Hsp70-Chaperon-Familie direkt am Ribosom binden kann. An der Universität Konstanz wurde dieses Geheimnis nun gelüftet.

…mehr
Kryo-elektronenmikroskopische Struktur: Die Interaktion von ArfA (rot) mit dem Terminationsfaktor (gelb) recycelt durch defekte mRNA (blau) blockierte Ribosomen. (Bild: LMU / Nature)

Proteinsynthese bei BakterienRibosomen-Recycling als Angriffsziel

LMU-Wissenschaftler haben einen Reparaturmechanismus für bakterielle Ribosomen aufgeklärt, der ein wichtiger Ansatzpunkt für die Entwicklung neuer Antibiotika sein könnte.

…mehr
RiboTaper-Strategie

Dem Ribosom bei der Arbeit zuschauenAus Sequenzierdaten die relevanten Informationen herausfiltern

Ein statistisches Verfahren könnte dabei helfen, die Funktion von bisher unbekannten Genen aufzuklären. ForscherInnen um Uwe Ohler vom BIMSB am MDC haben eine Filtermethode aus der Sprachsignalverarbeitung adaptiert und getestet.

…mehr

Werkzeug der RibosomenherstellungSchneiden, Feilen, Zerstückeln

Im Prozess der Ribosomenherstellung kommt eine Art mehrteiliges Taschenmesser zum Einsatz. Dabei handelt es sich um einen Komplex aus vier Proteinen, der wie ein Messer, eine Feile und eine Schere funktioniert.

…mehr
Anzeige

Mediadaten 2018

LABO Einkaufsführer

Produktkataloge bei LABO

Produktkataloge zum Blättern


Hier finden Sie aktuelle Blätter-Kataloge von Herstellern aus der Branche. Einfach durchblättern oder gezielt nach Stichwort suchen!

Anzeige

LABO Web-Guide 2016 als E-Paper

LABO Web-Guide 2016

Web-Guide 2016


- Stichwortregister

- Firmenscreenshots

-Interessante Webadressen aus dem Labor

Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

LABO bei Facebook und Twitter