Das Gute, das Schlechte und das Spleißosom

Wir kennen das Problem: Beim Zusammenbau der in einem Geschäft gekauften Teile und Möbel verwendet jeder den gleichen Entwurf. Trotzdem kann sich das Endprodukt beim Zusammenbau des gesamten Produkts über mehrere Zwischenschritte stark unterscheiden. Ähnliches kann bei der Produktion von Proteinen aus Genen passieren. Das Genom (der Bauplan) wird zuerst in ein Botenmolekül, die mRNA, transkribiert und dann in Proteine ​​(Möbel) übersetzt. Die mRNA kann jedoch während Zwischenschritten in einem als alternatives Spleißen bezeichneten Prozess verändert und getrimmt werden, so dass letztendlich unterschiedliche Proteine ​​aus demselben Bauplan hergestellt werden.

Ein interessantes Beispiel für alternatives Spleißen ist die mRNA des Fas-Gens. Je nachdem, welche Zwischenschritte stattfinden, kann das fertige Protein den kontrollierten Zelltod (Apoptose) verhindern oder fördern. "Das richtige Gleichgewicht zwischen diesen gegensätzlichen Ergebnissen hängt vom Zelltyp ab und kann auch zu unkontrolliertem Zellwachstum und Krebs führen, wenn das alternative Spleißen gestört ist", erklärt Professor Michael Sattler, Direktor des Instituts für Strukturbiologie (STB) am Helmholtz Zentrum München . In Zusammenarbeit mit Professor Juan Valcárcel Juárez vom Centre de Regulació Genòmica (CRG) in Barcelona haben er und sein Team nun einen Einblick erhalten, welche Zwischenschritte unternommen werden und wie diese zu verschiedenen Isoformen des Fas-Proteins führen.

"Im Mittelpunkt unseres Interesses stand das Protein RBM5, das häufig Mutationen bei Lungentumoren aufweist", sagt Dr. André Mourão von der STB. "RBM5 hilft dabei, das Spleißosom durch Bindung an ein spleißosomales Protein zur mRNA zu bringen", erklärt Mitautorin Dr. Sophie Bonnal vom CRG Barcelona. In dieser zentralen Position entscheidet RBM5, welche Isoform von Fas exprimiert wird, und steuert so das Gleichgewicht zwischen den beiden unterschiedlichen Isoformen.

"Mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) am Bayerischen NMR-Zentrum in Garching konnten wir die räumliche Struktur von RBM5-OCRE im Komplex mit SmN (einem im Spleißosom vorhandenen Protein) aufklären und genau verstehen, wie diese Wechselwirkungen auftreten ", stellt Sattler fest, der die Studie leitete. Um ihre Ergebnisse zu bestätigen, mutierten die Wissenschaftler die entsprechenden Interaktionsreste der Proteine ​​und stellten fest, dass die Interaktionen im Reagenzglas nicht mehr stattfanden und die Spleißaktivitäten von RBM5 in der Zellkultur beeinträchtigt waren.

"Der Prozess des alternativen Spleißens beeinflusst zahlreiche essentielle Funktionen und Prozesse in einem Organismus, und Fehlregulationen können Krebs auslösen. Deshalb ist es sehr wichtig, die Mechanismen, die diese Prozesse regulieren, genau zu verstehen", fasst Sattler die Ergebnisse zusammen. Nach Ansicht der Autoren wurden nur wenige Proteinwechselwirkungen, die das alternative Spleißen durch Bindung an spliceosomale Proteine ​​beeinflussen, in einer solchen strukturellen Tiefe analysiert. In Zukunft wollen die Forscher genau bestimmen, wie RBM5 an die mRNA bindet und ob es zusätzliche Wechselwirkungen mit dem Spleißosom gibt, das aus zahlreichen anderen Komponenten besteht.