18.09.2018 - Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Eine ganz besondere Proteinmaschinerie

Der Erreger der Schlafkrankheit enthält eine aussergewöhnliche Maschinerie für die Herstellung von Proteinen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der ETH Zürich und der Universität Bern hat nun erstmals deren Struktur aufgeklärt.

Ribosomen gehören zu den wichtigsten und im Verlauf der Evolution kaum veränderten molekularen Maschinen der Zelle. Ihre Funktion ist es, Abschriften von Genen, also Baupläne für Proteine, abzulesen und in Proteine zu „übersetzen“.

Forschungsgruppen der ETH Zürich und der Universität Bern haben nun, mit finanzieller Unterstützung durch den Schweizerischen Nationalfonds, mittels Kryo-Elektronenmikroskopie die detaillierte atomare Struktur von ganz speziellen Ribosomen aufgeklärt, die in den Mitochondrien von Trypanosoma brucei vorkommen, einem parasitären Einzeller, der die Schlafkrankheit verursacht.

Mitochondrien sind Organellen, die in allen eukaryotischen Zellen zu finden sind. Sie sind die Kraftwerke der Zelle und enthalten eigene Ribosomen, sogenannte „Mitoribosomen“. Diese stellen einige wenige, aber für diese Kraftwerke essentielle Proteine her.

Mitoribosomen der Trypanosomen haben die gleichen Grundfunktionen wie die Ribosomen anderer Organismen, zum Beispiel denen des Menschen. Sie sind jedoch spezialisiert für die Biologie der Parasiten, und ihre Struktur sieht völlig unterschiedlich aus.

Alle Ribosomen bestehen aus zwei Typen von Bausteinen: Ribonukleinsäuren (RNA) und Proteinen. „Interessanterweise sind die Mitoribosomen von Trypanosomen wesentlich größer als alle anderen Ribosomen einschliesslich der menschlichen Ribosomen“, sagt ETH-Professor Nenad Ban. Die Mitoribosomen von Trypanosomen bestehen zudem vorwiegend aus Proteinen, während alle anderen Ribosomen einen sehr hohen RNA-Anteil aufweisen. Folglich haben in den trypanosomalen Mitoribosomen die Proteine die strukturelle Funktion der RNA übernommen.

Folgende Analogie mag hier hilfreich sein: ein kleines Holzhaus sieht nicht gleich aus wie ein großer Betonbau, trotzdem brauchen beide ein Dach, Fenster, eine Treppe und so weiter. „Vergleicht man die Architektur der vor allem aus Proteinen bestehenden trypanosomalen Mitoribosomen mit der RNA-basierten Ribosomenarchitektur anderer Organismen, kann man die grundlegendsten funktionellen Elemente und Bausteine definieren, die von allen Ribosomen geteilt werden“, erklärt der Forscher weiter.

Trypanosomen nicht nur ein wichtiges Modellsystem für die Grundlagenforschung, sondern als Erreger der unbehandelt tödlich verlaufenden Schlafkrankheit auch von klinischer Bedeutung. Die Mitoribosomen sind für das Überleben der Trypanosomen absolut notwendig. Da sie ganz anders aufgebaut sind als die Mitoribosomen des Menschen, könnten sie sich als Angriffspunkt für eine Therapie der Schlafkrankheit eignen. Ein Vergleich der Strukturen der Mitoribosomen von Trypanosomen und Menschen könnte es ermöglichen, Substanzen zu finden, die gezielt Mitoribosomen des Einzellers hemmen und so als Medikament dienen.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Ribosomen
  • Universität Bern
  • Kryo-Elektronenmikroskopie
  • Trypanosoma brucei
  • Mitoribosomen
  • Trypanosomen
Mehr über ETH Zürich
  • News

    Zellen den Weg leuchten

    ETH-​Forscher haben eine neue Methode erfunden, bei der sie mit Licht Molekülmuster vorzeichnen, die lebenden Zellen den Weg weisen. Der Ansatz erlaubt einen tieferen Einblick in die Entwicklung von mehrzelligen Lebewesen – und könnte in Zukunft auch bei neuartigen Therapien zum Tragen komm ... mehr

    Prostatakrebsbehandlung schützt möglicherweise vor Covid-19

    Eine hormonelle Prostatakrebsbehandlung könnte vor einer Infektion mit Sars-​CoV-2 und vor schweren Krankheitsverläufen schützen. Dies legt eine Studie unter der Leitung eines Professors der Universität der italienischen Schweiz und der ETH Zürich nahe. Männliche Krebspatienten erkranken im ... mehr

    Neuartiger optischer Biosensor für das COVID-19-Virus

    Einem Team von Forschern der Empa, der ETH Zürich und des Universitätsspitals Zürich ist es gelungen, einen neuartigen Sensor zum Nachweis des neuen Coronavirus zu entwickeln. Er könnte künftig eingesetzt werden, um die Virenkonzentration in der Umwelt zu bestimmen – beispielsweise an Orten ... mehr

  • Videos

    Kunstherz auf dem Prüfstand

    ETH-Forschende haben ein weiches Kunstherz aus Silikon entwickelt, das sich fast wie ein menschliches Herz bewegt. Produziert wurde das 390 Gramm schwere Silikonherz mit einem 3D-Drucker. mehr

Mehr über Universität Bern
  • News

    Berner Coronavirus-Klon geht «viral»

    Forscher der Virologie und Veterinärbakteriologie der Universität Bern haben das neue Coronavirus (SARS-CoV-2) geklont. Diese synthetischen Klone werden nun von Forschergruppen weltweit eingesetzt, um Corona-Proben zu testen, antivirale Medikamente zu finden, und möglichst rasch Impfstoffe ... mehr

    Algorithmen helfen «Krebs-Gene» zu identifizieren

    Gemäss Schätzungen wird sich die Zahl der Krebserkrankungen bis 2040 weltweit verdoppeln. Umso bedeutender wird die Suche nach Genen, die Krebs verursachen. Ein Team von Berner Forschern hat nun Algorithmen entwickelt, welche die Jagd nach «Krebs-Genen» im bisher wenig erforschten Teil unse ... mehr

    Darmbakterien steuern die Darmbewegung

    Darmbakterien unterstützen eine gesunde Verdauung, indem sie den Nervenzellen im Darm helfen, die Kontraktion und Entspannung der Muskelwand des Dickdarms zu regulieren. Dies haben Forschende des Crick-Instituts in London, der Universität Bern und des Inselspitals, Universitätsspital Bern e ... mehr