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Agenten zur Erbgutparasiten-Abwehr wandeln auf Geheimwegen

08.08.2019

Neu gebildete zelluläre Agenten - sogenannte piRNAs - für die Erbgutabwehr werden von der Zentrale (Zellkern) über einen Geheimausgang ins Zellplasma geschleust, fanden Wiener Forscher heraus. Ein "Schwager" des üblichen Torwächters öffnet dazu eine Nebenroute, wo diese piRNAs ohne strikte Kontrolle durchschlüpfen können, berichten sie. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift "Cell".

Diese piRNAs sind quasi eine Art Immunsystem für das Erbgut, die sogenannte "egoistische Gene" von Erbgutparasiten erkennen, daran andocken und sie gezielt stilllegen, erklären die Forscher um Julius Brennecke vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Wien in einer Aussendung. Solche Gene kümmern sich nicht um das Wohl des Organismus, sondern nur um ihre eigene Vervielfältigung. Damit sind sie sehr erfolgreich: Bei Menschen machen ihre evolutionären Überreste rund die Hälfte der DNA aus. Manchmal hilft ihr genetischer Code zwar zufällig bei Anpassungsprozessen, meist richten sie aber Schaden an, vor allem wenn sie in intakte, lebenswichtige Gene "hineinspringen".

Zum Schutz ihre Genoms haben tierische Zellen deshalb piRNAs entwickelt. Diese "Geheimagenten" werden anders als "normale" RNAs ausgebildet. Geboren, also hergestellt, werden sie im Zellkern. Dann bringt man sie ins Zellplasma, wo sie auf die richtige Länge zurechtgeschnitten werden. Für die Ausreise sorgt bei anderen RNAs ein Eiweißstoff namens Nxf1 und sie müssen einen strengen "Security Check" passieren, so die Forscher: "Den piRNA-Vorläufern fehlen aber viele der Qualitätsmerkmale normaler zellulärer RNAs und daher würden sie bei der üblichen 'Passkontrolle' aufgehalten werden". Deshalb müssen sie die üblichen Routen umgehen und sich schmuggeln lassen.

Auf alternativen Ausreiserouten in das Zellplasma gebracht

Darum kümmert sich ein Eiweißstoff namens Nxf3, der quasi der Schwager des Kontrolleurs Nxf1 ist. Zusammen mit einem Kollegen namens "Bootlegger" bringt er die piRNAs auf alternativen Ausreiserouten vom Zellkern in das Zellplasma, so Brennecke: "Dabei werden vorschriftsmäßige Wege umgangen und neue, epigenetisch gesteuerte Routen erschlossen". Die Zellen hätten sich dabei bereits vorhandener Bausteine bedient, um neue Signalwege zu bauen.

In einer weiteren Studie, die im Fachmagazin "Nature Structural and Molecular Biology" erschien, haben die Forscher einen weiteren Vertreter der Sippe inspiziert, nämlich Nxf2. Dieser hat das Gewerbe gewechselt: "Zu unserer Überraschung hat sich Nxf2 keinerlei Exportfunktion für RNAs beibehalten, sondern hat sich in der Zelle auf die dichte Verpackung von DNA spezialisiert", berichten sie.

Service: Link zu den Publikationen in "Cell" und "Nature Structural and Molecular Biology": https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.007 und https://www.nature.com/articles/s41594-019-0270-6

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