Neu entdeckter Abbauprozess für mRNA könnte zu klinischen Behandlungen führen

Forscher der Universität Würzburg haben einen Prozess entdeckt, der mRNA-Moleküle im menschlichen Körper besonders effizient abbaut. Dies könnte beispielsweise bei der Behandlung von Krebs nützlich sein. Die Studie ist veröffentlicht In Molekulare Zelle.

Sie sind wie die Architekten unseres Körpers: Boten-Ribonukleinsäuren, kurz mRNA. Sie enthalten detaillierte Baupläne für Proteine, die von ihren Kollegen, den Ribosomen, gelesen und übersetzt werden. Ohne die Proteine ​​in unserem Körper könnten wir nicht überleben – sie steuern die Zellteilung, sorgen für ein starkes Immunsystem und machen unsere Zellen resistent gegen äußere Angriffe.

Wie beim echten Bauen erfordern einige Baupläne auf zellulärer Ebene zusätzliche Anweisungen – etwa, wenn ein Protein besonders schnell hergestellt werden muss oder der Bauplan fehlerhaft ist. Diese Rolle übernehmen in unserem Körper sogenannte RNA-Modifikationen, kleine chemische Veränderungen, die wie zusätzliche Kommentare an einzelnen Bestandteilen der mRNA wirken.

Forscher der Universität Würzburg (JMU) in Bayern haben sich nun auf eine spezifische Modifikation konzentriert: N6-Methyladenosin (m6A). „m6A ist für die Wissenschaft interessant, weil diese Modifikation bei Menschen, die an Stoffwechselstörungen, Krebs oder Herzerkrankungen leiden, häufig verändert ist“, erklärt Bioinformatikerin Kathi Zarnack.

„Seine Funktion: Wenn m6A an eine mRNA gebunden wird, löst es den Abbau der mRNA aus, sobald gemäß dem darin enthaltenen Bauplan die ersten Proteine ​​produziert wurden. Dies ist besonders wichtig für Proteine, von denen nicht zu viele produziert werden dürfen.“ denn das wäre schädlich für die Zelle.“

Die Würzburger Forscher haben diesen Abbauprozess als Erste entdeckt und beobachtet: Er koppelt den Abbau einer mRNA direkt an die produzierten Proteine ​​und ist deutlich schneller und effizienter als bisher bekannte Mechanismen zum mRNA-Abbau.

Entscheidend ist, dass dieser spezielle Weg nur funktioniert, wenn m6A in bestimmten Regionen der mRNA vorhanden ist. Auf diese Weise „kommentiert“ m6A insbesondere die Baupläne für Proteine, die an der Zelldifferenzierung beteiligt sind – also ob eine Zelle als Nervenzelle, Muskelzelle, Hautzelle oder in einer anderen Form existieren wird.

Medikamente, die die Anlagerung von m6A an mRNA kontrollieren, könnten sich diesen Prozess zunutze machen. Durch die gezielte Unterdrückung von m6A wäre es möglich, mehr Proteine ​​mit wünschenswerten Funktionen zu produzieren – und umgekehrt die Produktion unerwünschter Proteine ​​zu hemmen.

Das Problem ist, dass es für Wissenschaftler bisher schwierig war, die Wirkung solcher Medikamente vorherzusagen, da nicht bekannt war, in welchen Regionen der mRNA sich die m6A-Modifikation befinden muss, um den Abbau auszulösen.

„Mit unserer Studie tragen wir nun zu einem besseren Verständnis und einer genaueren Vorhersage bei, welche mRNAs besonders empfindlich auf diese Medikamente reagieren“, sagt der Biochemiker und RNA-Biologe Julian König, Zarnacks Kollege.

Zukünftig wollen die Forscher genauer untersuchen, wie m6A-markierte mRNA abgebaut wird, beispielsweise wie Ribosomen die Modifikation erkennen und wie sich der gezielte mRNA-Abbau durch m6A klinisch nutzen lässt.