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Neues Ribozym für die Erforschung der RNA-Welt

Wichtiger Fortschritt für die RNA-Forschung: Ein Team der Universität Würzburg hat in Zusammenarbeit mit dem HIRI-Labor von Jörg Vogel ein neues Ribozym entdeckt, das RNA-Moleküle in lebenden Zellen markieren kann.

Würzburg, 4. September 2023 – RNA-Moleküle sind echte Alleskönner. Sie tragen die genetische Information aus der DNA in der Zelle weiter. Sie regulieren die Aktivität von Genen. Und einige von ihnen wirken katalytisch: Genau wie Enzyme ermöglichen sie biochemische Reaktionen, die von allein nur schwer oder gar nicht ablaufen würden. RNA-Moleküle, die das leisten können, heißen Ribozyme.

Das Team von Chemieprofessorin Claudia Höbartner von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) präsentiert jetzt in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Institut Würzburg im Journal Nature Chemistry ein neu entdecktes Ribozym, das den Namen SAMURI erhielt.

SAMURI kann andere RNA-Moleküle zielgenau verändern. Diese Fähigkeit ist für die RNA-Forschung sehr hilfreich: „Wir können solche Ribozyme als Werkzeuge nutzen, um RNA mit Farbstoffen zu markieren und sichtbar zu machen“, sagt JMU-Forscher Takumi Okuda. „So lassen sich die Wege der RNA in der Zelle und ihre Wechselwirkungen mit anderen Molekülen noch besser erforschen.“

Ribozyme kommen zukünftig vielleicht auch für den therapeutischen Bereich in Frage. „Wir sehen neue Anwendungsmöglichkeiten für Ribozyme, wenn die für eine spezielle Aufgabe zuständigen Enzyme fehlen oder aufgrund von Mutationen nicht mehr funktionieren“, sagt Claudia Höbartner.

Details über das neue Ribozym

Wodurch sich das neue Ribozym SAMURI auszeichnet? Es modifiziert andere RNA-Moleküle an einer genau definierten Stelle, und zwar an einem Adenin-Baustein. Dort befestigt es Moleküle, an die sich wiederum Farbstoffe oder andere Moleküle zielsicher, schnell und stabil einklicken lassen – ähnlich wie beim Verschließen eines Sicherheitsgurts. Solche Reaktionen werden in der Fachsprache als Click-Chemie bezeichnet.

SAMURI hat außerdem den Vorteil, dass es bei denselben physiologischen Bedingungen aktiv ist, wie sie in lebenden Zellen herrschen. Bei anderen synthetischen Ribozymen ist das nicht der Fall.

Eine weitere Besonderheit: SAMURI ist ein Ribozym, das RNA-Moleküle im Zusammenspiel mit einem neuen synthetischen Cofaktor für die Click-Chemie zugänglich macht. Diesen Cofaktor hat Takumi Okuda entwickelt; er ist dem natürlichen Cofaktor SAM (S-Adenosylmethionin) nachempfunden. Daher leitet sich auch der Name des neuen Ribozyms ab: SAMURI steht für “SAM-analogue utilizing ribozyme”.

Die folgenden Forschungsschritte

Claudia Höbartners Gruppe will als nächstes die Struktur und den Wirkmechanismus von SAMURI aufklären. Außerdem möchte sie weitere Ribozyme entwickeln, die auch andere RNA-Bausteine außer Adenin modifizieren können.

Kooperationspartner und Förderer

Die Publikation entstand in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Jörg Vogel, Geschäftsführender Direktor des Würzburger Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und Leiter des Lehrstuhls für Molekulare Infektionsbiologie I der JMU. Finanzielle Förderung kam von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Europäischen Forschungsrat (ERC).

Publikation

Okuda T, Lenz AK, Seitz F, Vogel J & Höbartner C
A SAM analogue-utilising ribozyme for site-specific RNA alkylation in living cells
Nature Chemistry, 4 September 2023, DOI: 10.1038/s41557-023-01320-z

Open Access

 

Text: JMU-Pressestelle
Abbildung: SAMURI ist ein neues Ribozym, das an zellulärer RNA eine zielgerichtete Modifikation (click tag) für die Click-Chemie anbringt. (Bild: Arbeitsgruppe Claudia Höbartner / Universität Würzburg)

 

Britta Grigull

Pressekontakt

Dr. Britta Grigull

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