Entschlüsseln, wie ein Protein in Bewegung die Zellen gesund hält

Zellen produzieren Proteine ​​wie kleine Fabriken. Aber wenn sie zur falschen Zeit zu viel produzieren, kann das zu Krankheiten wie Krebs führen, also kontrollieren sie die Produktion mit einem Prozess namens RNA-Interferenz (RNAi). Ab Juli 2021 nutzen bereits mehrere Medikamente RNAi zur Behandlung schmerzhafter Nieren- und Lebererkrankungen – sieben weitere befinden sich in klinischen Studien. Es gibt viel Potenzial für RNAi-Therapeutika, und die Forscher des Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) arbeiten hart daran, ein vollständiges Bild des Prozesses zu zeichnen, um die Therapien heute zu verbessern und morgen bessere zu entwickeln.

CSHL-Professor und HHMI-Ermittler Leemor Joshua-Tor und Brianna Bibel, Absolventin der CSHL School of Biological Sciences, füllen einige der Lücken. Sie entdeckten kürzlich, wie das Arbeitspferd-Protein Argonaute (Ago) von RNAi begrenzte Ressourcen nutzt, um die Proteinproduktion auf Kurs zu halten.

Es ist wichtig, genau zu verstehen, wie RNAi funktioniert, weil es ein so grundlegender und stark genutzter Prozess ist, sagte Joshua-Tor. Es bietet auch eine Art Sicherheitsnetz für Therapeutika, da es keine dauerhaften Veränderungen an Zellen vornimmt und rückgängig gemacht werden kann.

Joshua-Tor sagt: „Für Therapeutika möchte man vielleicht nicht so viel mit dem Genom herumspielen. Bei all diesen Dingen möchte man genau wissen, was passiert, und wenn etwas nicht funktioniert, dann weiß man was zu tun und wo Sie suchen müssen. Je mehr Informationen Sie haben, desto besser ist es – Sie erhalten ein vollständiges Bild von dem, was passiert.“

Ago hilft, die Proteinproduktion zu stoppen, indem es Moleküle namens mRNA findet, bindet und zerstört, die den Zellen sagen, dass sie Proteine ​​​​herstellen sollen. Aber die Menge an Ago im Körper verblasst im Vergleich zu der Menge an mRNA, die es angreifen muss. Nach der Zerstörung eines mRNA-Moleküls ist das Protein immer noch in der Lage, ein anderes zu finden, aber es kann nicht ohne Hilfe weitergehen. Bibel entdeckte, wie Zellen einen Prozess namens Phosphorylierung verwenden, um Agos Griff auf ein mRNA-Ziel zu brechen und es ihm zu ermöglichen, zum nächsten zu pendeln.

Bibel erklärt, dass ihre „Theorie besagt, dass die Freisetzung von Phosphorylierung eine Möglichkeit ist, Argonaute freizusetzen, denn wenn das Ziel freigesetzt wird, ist der Leitfaden immer noch da und es ist super stabil. Wir denken also, dass Sie es durch Phosphorylierung tun Ich werde es befreien, um andere Ziele zu unterdrücken – weil es immer noch absolut in der Lage ist, diese Arbeit zu erledigen.

Bibel hofft, dass ihre Entdeckung nützlich sein wird, wenn die Forschung an RNAi weitergeht. „Viele große Fortschritte in der Wissenschaft kommen allein aus der Grundlagenforschung“, sagte sie. „Und das ist eine dieser grundlegenden Forschungsfragen, bei denen versucht wird herauszufinden, wie das funktioniert.“

Die Studie wurde veröffentlicht in eLife.