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Göttingen Göttinger Forscher Blicken ins Innere einer lebenden Zelle
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Zellforschung: Göttinger Forscher Blicken ins Innere einer lebenden Zelle

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14:00 02.08.2020
Modell zur Forschung Quelle: r
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Göttingen

Um das Leben zu verstehen, muss man Zellen in ihre Einzelteile zerlegen und sie wieder zusammenbauen – dies ist das Ziel der „Synthetischen Biologie“. Besonders gut lässt sich dies mit Organismen erreichen, die aus wenigen Komponenten zusammengesetzt sind. Die Arbeitsgruppe von Prof. Jörg Stülke am Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen beschäftigt sich nach Mitteilung der Universität Göttingen schon lange damit, minimale Zellen zu verstehen und auch selbst herzustellen.

Ein Organismus mit dem die Gruppe sich beschäftigte sei zum Beispiel das Bakterium Mycoplasma pneumoniae, das nur rund 800 unterschiedliche Proteine besitze, die die Lebensfunktionen ausführen. Im Vergleich dazu enthalte die Hefe etwa 6 000 Proteine, und in den menschlichen Zellen gebe es sogar mehr als 20 000 unterschiedliche Proteine. In einer Studie, für die die Arbeitsgruppe mit Forschern der Technischen Universität Berlin, dem Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg und dem Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie zusammen gearbeitet hat, sind sie den Lebensvorgängen in solch einem minimalen Organismus nachgegangen. Hierzu haben sie die zellulären Maschinen direkt bei ihrer Arbeit beobachtet. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science erschienen.

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Prof. Jörg Stülke vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen Quelle: R

 

Proteinkomplexe sichtbar machen

Das Team habe drei Methoden miteinander kombiniert, heißt es in der Mitteilung weiter: den Nachweis von Protein-Protein-Wechselwirkungen in der lebenden Zelle, die hochauflösende Sichtbarmachung zellulärer Strukturen durch Kryo-Elektronentomographie und die integrative Modellierung. Diese Kombination mache es zum ersten Mal überhaupt möglich, Proteinkomplexe sichtbar zu machen und zugleich aufzuklären, wie sie organisiert sind. Ein besonders wichtiges Beispiel dafür sei das sogenannte Expressom. Dieses ist nach Angaben der Forscher für die Umsetzung der genetischen Funktion vom Ablesen der Erbinformation in ein RNA-Molekül bis zur Synthese von Proteinen mit diesem RNA-Molekül als Blaupause verantwortlich. In der Studie sei es gelungen, die Organisation dieses wichtigen Komplexes aufzuklären.

Die Erkenntnisse trügen nicht nur zum grundlegenden Verständnis von zellulären Prozessen bei, sondern eröffneten auch wichtige weitergehende Perspektiven. „In unserer Analyse konnten wir zum ersten Mal die Wechselwirkungen zwischen den Proteinen in einem vollständigen lebenden Organismus sichtbar machen“, sagt Stülke. „Dabei konnten wir für viele Proteine, über die bisher noch gar nichts bekannt war, herausfinden, an welchen biologischen Vorgängen sie beteiligt sind. Damit haben wir eine wichtige Grundlage geschaffen, das Leben eines – wenn auch einfachen – Organismus zu verstehen.“

Von Vera Wölk