Köln. Forschende der Universität zu Köln haben gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie einen entscheidenden Mechanismus der Qualitätskontrolle bei der Proteinherstellung aufgeklärt. Im Fokus standen die NMD Proteine Uni Koeln, die fehlerhafte mRNA gezielt erkennen und abbauen.
Neue Erkenntnisse Uni Köln: NMD Proteine Uni Koeln im Fokus
Kontrollmechanismus bei der Proteinproduktion
Der sogenannte Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD) ist essenziell, um fehlerhafte oder unvollständige Proteine in Zellen zu verhindern. Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Niels Gehring von der Universität zu Köln konnte zeigen, wie die Proteine SMG5 und SMG6 zusammenwirken, um fehlerhafte mRNA gezielt zu zerstören. Beide Proteine bilden gemeinsam eine Endonuklease, eine molekulare „Schere“, die die fehlerhafte RNA präzise zerschneidet. Allein sind die Proteine nur schwach oder gar nicht aktiv, erst ihr Zusammenspiel erzeugt ein voll funktionsfähiges Enzym.
„Es ist erstaunlich, dass zwei für sich genommen eher wenig effiziente Proteine gemeinsam eine derart starke Aktivitätssteigerung entwickeln können“, sagte die Erstautorin Sophie Theunissen.
Bedeutung der präzisen Regulation
Die Studie macht deutlich, wie exakt der NMD-Prozess gesteuert werden muss. Eine dauerhafte Aktivierung der Enzymfunktion könnte sonst auch harmlose mRNA angreifen und damit Schäden verursachen. Durch die spezifische Kombination von SMG5 und SMG6 entsteht ein Sicherheitsmechanismus, der die Endonuklease nur bei Bedarf aktiviert. Diese Erkenntnisse tragen erheblich zum Verständnis der molekularen Qualitätskontrolle in menschlichen Zellen bei.
„Die Aktivität des NMD muss räumlich und zeitlich extrem präzise gesteuert werden“, betonte Volker Böhm, einer der Studienautoren.
Die Ergebnisse wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 1678 gefördert und im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Veränderungen im NMD-System stehen in Zusammenhang mit verschiedenen Erkrankungen. Die neuen Erkenntnisse bieten daher wertvolle Grundlagen für die biomedizinische Forschung. Weitere Informationen zum Forschungsprojekt finden sich auf der Webseite der Universität zu Köln sowie bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
Ausblick auf weiterführende Forschung
Das Team der Universität zu Köln plant, die molekularen Abläufe der NMD-Prozessregulation künftig noch detaillierter zu untersuchen. Ziel ist es, die Rolle der beteiligten Proteine bei Krankheiten weiter aufzuklären und damit neue biomedizinische Ansätze für Therapien zu eröffnen. Zudem soll die Entwicklung gezielter Methoden zum Eingreifen in den NMD-Mechanismus geprüft werden.
Für weiterführende fachliche Details steht Prof. Dr. Niels Gehring vom Institut für Genetik der Universität zu Köln zur Verfügung.
