RNA-Moleküle sind echte Alleskönner. Sie übertragen die genetische Information aus der DNA in die Zelle. Sie regulieren die Aktivität von Genen. Und einige von ihnen haben eine katalytische Wirkung: Genau wie Enzyme ermöglichen sie biochemische Reaktionen, die allein nur schwer oder gar nicht ablaufen könnten. Diese speziellen RNA-Moleküle, die solche Reaktionen beschleunigen, werden Ribozyme genannt.
Das Team um Chemieprofessorin Claudia Höbartner von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg stellt in der Zeitschrift nun ein neu entdecktes Ribozym namens SAMURI vor Naturchemie.
SAMURI kann andere RNA-Moleküle präzise modifizieren. 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 Dr. Takumi Okuda. „Auf diese Weise können die Wege der RNA in der Zelle und ihre Wechselwirkungen mit anderen Molekülen noch besser untersucht werden.“
Ribozyme könnten in Zukunft auch für eine therapeutische Anwendung in Betracht gezogen werden. „Wir sehen neue Anwendungsmöglichkeiten für Ribozyme, wenn die für eine bestimmte Aufgabe verantwortlichen Enzyme fehlen oder aufgrund von Mutationen nicht mehr funktionsfähig sind“, sagt Claudia Höbartner.
Details zum neuen Ribozym
Was zeichnet das neue Ribozym SAMURI aus? Es modifiziert andere RNA-Moleküle an einer genau definierten Stelle eines bestimmten Adenins. Dort heftet es sich an Moleküle, an die wiederum Farbstoffe oder andere Moleküle leicht eingeklickt werden können – wie beim Anschnallen eines Sicherheitsgurts. Solche Reaktionen werden als Klick-Chemie bezeichnet.
SAMURI hat außerdem den Vorteil, dass es unter den gleichen physiologischen Bedingungen aktiv ist, die in lebenden Zellen herrschen. Dies ist bei anderen synthetischen Ribozymen nicht der Fall.
Eine weitere Besonderheit: SAMURI nutzt einen neuen synthetischen Cofaktor, um RNA-Moleküle für die Klick-Chemie zugänglich zu machen. Dieser Cofaktor wurde von Dr. Takumi Okuda entwickelt; Es wurde vom allgegenwärtigen natürlichen Cofaktor SAM (S-Adenosylmethionin) inspiriert. Daher stammt auch der Name des neuen Ribozyms: SAMURI steht für „SAM-Analog Using Ribozyme“.
Als nächstes möchte die Gruppe von Claudia Höbartner die Struktur und den Wirkmechanismus von SAMURI aufklären. Außerdem möchte sie weitere Ribozyme entwickeln, die andere RNA-Bausteine als Adenin modifizieren können.
Mehr Informationen:
Claudia Höbartner et al., Ein SAM-Analogon nutzendes Ribozym zur ortsspezifischen RNA-Alkylierung in lebenden Zellen, Naturchemie (2023). DOI: 10.1038/s41557-023-01320-z . www.nature.com/articles/s41557-023-01320-z