Wenn Ribosomen ihre Form ändern

Dieses bislang unbekannte Verhalten der Ribosomen ist wesentlich, um die spezifische Interaktion zwischen Ribosomen und Antibiotika besser analysieren zu können und bildet somit die Voraussetzung für ein besseres Verständnis der Wirkungsweise dieser Arzneimittel.

Ribosomen sind als zelluläre Fabriken für die Herstellung von Eiweißen verantwortlich und bestimmen damit Funktion und Struktur aller biologischen Zellen. Der strukturelle und funktionale Aufbau dieser Moleküle ist im Laufe der Evolution sehr konstant geblieben. Beide bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit. Im Entstehungsprozess eines Eiweißes, der Translation, wird der Bauplan dieses Eiweißes, die messenger-RNA (mRNA) wie ein Magnetfilm an der Nahtstelle zwischen den beiden Untereinheiten des Ribosoms abgelesen. Anschließend werden die Eiweiße kettenartig aus Aminosäuren aufgebaut. Leser der m-RNA und gleichzeitig Träger der Aminosäuren ist die Transfer-RNA (t-RNA). Diese transportiert die zum Aufbau der Eiweiße benötigten Aminosäuren solange zum Ort der Synthese, bis der Bauplan das Ende dieser Arbeit signalisiert. Damit ist der genetische Code, der in der Abfolge der Nukleinsäuren gespeichert ist, in ein Protein übersetzt worden.

Die Funktionsweise von Ribosomen aus Bakterien (Lebewesen ohne einen Zellkern) ist bisher recht gut verstanden. Weitaus weniger ist über die Ribosomen aus Eukaryonten und damit auch den Ribosomen des Menschen bekannt. Dabei sind eukaryontische Ribosomen deutlich größer und komplexer.

Die Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass sowohl die L-förmige Transfer-RNA als auch die Ribosomen während des Translationsprozesses spontan zwischen unterschiedlichen Erscheinungsformen oszillieren. Überraschend war die Erkenntnis, dass während der bakteriellen Proteinbiosynthese und der bei den Eukaryonten bei den Ribosomen als auch bei der Transfer-RNA unterschiedliche Konformationen favorisiert werden. Dies weist auf divergierende Strategien in der Regulation der Eiweiß-Herstellung hin und ist somit ein Ansatz für die unterschiedliche Wirkweise von Antibiotika bei verschiedenen Spezies

Literatur: Budkevich, T., et al.: Mol. Cell 2011;44(2):214-24; Online: doi:10.1016/j.molcel.2011.07.040.