Interaktionen von RNA mit zellulären Proteinen

Neue Sicht auf Protein-RNA-Netzwerke

Mit einer neuen Methode ist es möglich, die Zusammensetzung des gesamten RNA-Protein-Netzwerks der Zelle zu analysieren.

In jeder Zelle ist ein gigantisches Netzwerk von interagierenden RNAs und Proteinen aktiv. © Fotolia

Um ihre lebenswichtigen Aufgaben zu erfüllen, benötigen alle RNA-Moleküle in unseren Zellen Proteine als Bindungspartner. Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und Kollegen vom Europäischen Labor für Molekularbiologie (EMBL) haben erstmals eine Methode entwickelt, mit der sie die Zusammensetzung des gesamten RNA-Protein Netzwerks der Zelle analysieren können. Die neue Methode wurde in der Fachzeitschrift „Cell“ publiziert.

RNA-Moleküle erfüllen lebenswichtige Aufgaben in jeder Zelle: Boten-RNA (mRNA) hilft dabei, die im Erbgut gespeicherte genetische Information in Proteine zu übersetzen. Darüber hinaus existieren viele andere Klassen von RNA-Molekülen, die nicht in Proteine übersetzt werden. Tatsächlich sind nur fünf Prozent der RNA in einer menschlichen Zelle mRNA. Für viele ihrer Funktionen müssen RNA-Moleküle mit Proteinen interagieren. In einigen Fällen kommen verschiedene Klassen von RNA zusammen, um zusammen mit bestimmten Proteinen eine hochkomplexe, molekulare Maschine zu formen. Das beste Beispiel hierfür sind die Ribosomen, in denen Proteinsynthese stattfindet.

„In jeder einzelnen unserer Zellen ist ein gigantisches Netzwerk von interagierenden RNAs und Proteinen aktiv. Doch über die Zusammensetzung dieses Netzwerks wissen wir immer noch extrem wenig. Wir wollen verstehen, welche Proteine RNAs binden, wie sich die Bindungen zwischen Zelltypen unterscheiden und wie sie sich unter Zell-Stress verändern. Dazu haben wir eine Methode entwickelt, die es uns nun erstmals erlaubt, das zu untersuchen“, sagt Jeroen Krijgsveld vom DKFZ.

Anzeige

Bisher konnten solche Untersuchungen einzig und allein an den mRNAs durchgeführt werden, den Vorlagen für die Sequenz der Proteine. Die Interaktion von Proteinen mit allen anderen, sogenannten nicht-kodierenden RNA-Klassen, von denen einige erst seit wenigen Jahren bekannt sind, konnte mit der bestehenden Methode nicht detektiert werden. „Nicht-kodierende RNAs kommen mit Abstand häufiger vor als mRNA Moleküle und erfüllen eine Vielzahl von regulierenden Aufgaben“, erklärt Krijgsveld.

Auch quantitative Aussagen möglich
XRNAX – so heißt das Verfahren, das die Wissenschaftler vom DKFZ und vom EMBL entwickelt haben, mit dem sich die Interaktionen aller Klassen von RNA mit zellulären Proteinen analysieren lassen. Mithilfe von XRNAX können die Wissenschaftler zudem quantitative Aussagen treffen, d. h. sie können nicht nur erkennen, welches Protein RNA bindet, sondern auch wieviel davon. Dadurch waren sie in der Lage zu beobachten wie sich die RNA-Bindung verändert, wenn Zellen einem Giftstoff ausgesetzt werden. Zusätzlich gelang es den Forschern mit Hilfe der neuen Methode, hunderte von Proteinen zu identifizieren, von denen vorher nicht bekannt war, dass sie überhaupt RNA binden.

„Mit XRNAX können wir alle Interaktionen zwischen Proteinen und RNA messen, was bisher nicht möglich war“, erklärt Jakob Trendel, der Entwickler von XRNAX. „Von vielen Protein-RNA-Interaktionen wird vermutet, dass sie die Ursache für Krankheiten sein könnten – darunter Krebs, Amyotrophe Lateralsklerose oder virale Infektionen wie HIV. Jetzt haben wir eine Möglichkeit, das zu überprüfen.“

Publikation:
Jakob Trendel, Thomas Schwarzl, Ananth Prakash, Alex Bateman, Matthias W. Hentze, Jeroen Krijgsveld: The Human RNA-Binding Proteome and Its Dynamics During Arsenite-Induced Translational Arrest; Cell 2018. DOI: 10.1016/j.cell.2018.11.004

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Gen-Editing

CRISPR-Cas9 kann auch RNA zerschneiden

Bakterien verfügen über ein Immunsystem namens CRISPR-Cas9, das fremde DNA eliminiert. Würzburger Forscher haben nun entdeckt, dass es auch RNA zerschneiden kann – ein Resultat mit potenziell weit reichenden Konsequenzen.

mehr...

Chemische Evolution

Wie entstand RNA auf der Erde?

Vor dem Leben kam die RNA: LMU-Forscher haben die ursprüngliche Entstehung dieser Erbgut-Bausteine aus simplen Molekülen simuliert; allein der Wechsel von Feuchtigkeit und Trockenheit auf der Ur-Erde könnte diesen Prozess angetrieben haben.

mehr...