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Göttingen Wie sich die Zelle selber schützt
Campus Göttingen Wie sich die Zelle selber schützt
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16:30 25.06.2019
Heike Krebber vor dem verfremdeten Bild von Hefezellen. Quelle: Foto: Krüger-Lenz
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Göttingen

Weil bestimmte Anteile der Zelle, die eine Übersetzung der Erbsubstanz enthalten, vom Zellkern in einen anderen Teil der Zelle, das Zellplasma wandern, werden sie vor dem Zugriff von Zellmaschinen, den sogenannten Spleißosomen, geschützt. Geschieht dies nicht, ist die gesamte Zelle in Gefahr und es können Krebs und neurodegenerative Krankheiten entstehen. Forscher der Universität Göttingen und der Universitätsmedizin Göttingen haben den zugrunde liegenden Mechanismus in der Zelle aufgezeigt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Cell Reports erschienen.

Menschliche Zellen unterteilen sich in einen Zellkern, der die Erbsubstanz in Form von DNA enthält, und das Zellplasma, in dem Proteine hergestellt werden. Im Zellkern wird die DNA, die den Bauplan für den Organismus enthält, in eine andere Form, die Boten-RNA, umgeschrieben, um sie zu transportieren und eine Abschrift des Bauplans zur Proteinherstellung verwenden zu können. Die Proteine werden dann im Zellplasma produziert. Die Trennung ist notwendig, weil die Boten-RNA nicht sofort fertig vorliegt. Vielmehr wird erst ein Vorläufer hergestellt, der noch Bereiche enthält, die entfernt werden müssen, bevor die Boten-RNA das Zellplasma erreicht. Werden die Bereiche nicht herausgeschnitten, entsteht ein Protein, das nicht funktioniert und die Zelle gefährdet.

Hefe als Modellorganismus

Die Zellmaschinen, die diese Bereiche aus der Boten-RNA entfernen, sind die Spleißosomen – sie enthalten Proteine und einige Abschriften der DNA, die snRNA, die nicht in Proteine übersetzt werden, sondern zusammen mit den Proteinen die Zellmaschinen bilden, das Spleißosom.

In menschlichen Zellen bewegt sich die snRNA der Spleißosomen ebenfalls ins Zellplasma. In anderen Organismen wie etwa der Bäckerhefe, die häufig als Modellorganismus in der Forschung verwendet wird, nahmen Wissenschaftler bislang an, dass die snRNA der Spleißosomen den Zellkern nie verlassen. Bislang war auch unklar, was der Grund für die evolutionäre Entwicklung zum Export der Boten-RNA in Spleißosomen menschlicher Zellen gewesen sein könnte.

Bereiche herausschneiden

„Unsere Experimente zeigen, dass die snRNA der Spleißosomen auch in der Hefe in das Zellplasma wandern“, sagt Prof. Heike Krebber, Leiterin der Abteilung Molekulare Genetik am Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen. In einem zweiten Schritt klärten die Forscher die Frage, warum sich die Boten-RNA der Spleißosomen überhaupt in das Zellplasma bewegt, wo doch die Aufgabe der Spleißosomen ist, einzelne RNA-Bereiche herauszuschneiden – was im Zellkern stattfindet.

Das Forscherteam manipulierte die Hefe durch genetische Experimente, sodass die Vorläufer der snRNA nicht mehr ins Zellplasma wechselt. Ihre Beobachtung: „Die Spleißosomen versuchen, auch mit den Vorläufern, der unfertigen snRNA, zu arbeiten, was nicht funktioniert“, so Krebber. „Aus diesem Grund müssen gesunde Zellen die Vorläufer der Boten-RNA sofort nach ihrer Herstellung erst mal aus dem Zellkern herausschicken, um sie dem Zugriff der sich formierenden Spleißosomen zu entziehen.“ Dieses grundlegende Verständnis ist wichtig, um der Entstehung von Krankheiten auf den Grund zu gehen.

Genetisch manipuliert

Krebber arbeitet häufig mit sogenannter Bäckerhefe. Sie ist leicht zu vervielfältigen und wächst sehr schnell, sodass auch Experimente schnell umgesetzt werden können. Sie könne auch relativ einfach genetisch manipuliert werden. Krebber: „Die Hefe verwenden wir wie einen Baukasten zum Spielen.“ Und: Die grundlegenden Bedingungen von Hefezellen und menschlichen Zellen seien nahezu alle gleich, erklärt die Wissenschaftlerin.

Von Peter Krüger-Lenz

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