Proteine sind in unseren Zellen für die meisten Aufgaben zuständig. Dabei werden ständig neue Proteine benötigt. Diese werden von Enzymen und anderen Proteinen aus Aminosäuren zusammengesetzt. Der “Bauplan” für neue Proteine stammt von der DNA und dient mittels sogenannter RNA als Anleitung für die Enzyme, was die Reihenfolge der benötigten Aminosäuren betrifft. Zumindest war dies bisher das Verständnis der Wissenschaft über die Proteinbiosynthese. Nun jedoch haben Forscher ein Protein entdeckt, das ein neues Protein erstellen kann – ganz ohne DNA und RNA.


Proteinbiosynthese
Foto: Janet Iwasa, Ph.D., University of Utah

Proteinbiosynthese ohne DNA

Der Teil der Proteinbiosynthese, bei dem die Aminosäuren zu neuen Proteinen zusammengesetzt werden, findet in den Zellen an den sogenannten Ribosomen statt. Die Aminosäuren werden dort nach dem von der DNA mittels messenger-RNA an die Ribosomen übermittelte Reihenfolge zusammengesetzt. Wenn etwas schief geht, fällt das im Rahmen der “Qualitätskontrolle” auf, und das betreffende Protein wird wieder aufgelöst. Die Aminosäuren werden wiederverwendet.

Ein großes Forscherteam der Universität Utah, University of California, Universität San Francisco und Universität Stanford fand nun heraus, dass diese Fertigungslinie auch weiter funktioniert, wenn sie ihren genetischen Bauplan verliert. Sie entdeckten einen bisher unbekannten Mechanismus in der Proteinbiosynthese, bei der statt DNA und mRNA ein Protein die Reihenfolge der verwendeten Aminosäuren vorgibt.


In this case, we have a protein playing a role normally filled by mRNA. I love this story because it blurs the lines of what we thought proteins could do”, sagte Adam Frost von der Universität San Francisco.

Frost und seine Kollegen haben eine noch nie zuvor entdeckte Rolle eines der Proteine aus dem “Team für Qualitätskontrolle” entdeckt: Das Protein Rqc2. Dieses ist normalerweise dafür zuständig, transfer-RNA (tRNA) zu Orten zu bringen, an denen ein Ribosom die Arbeit einstellt. Die tRNA ist normalerweise dafür zuständig, Aminosäuren zu den Ribosomen zu bringen. Rcq2 animiert die zusammenbrechende Ribosome, zwei bestimme Aminosäuren (Alain und Threonin) an das Protein anzubringen. Deshalb bindet das Protein die tRNA für diese beiden Säuren. Hat ein Ribosom keine genetische Information für den “Bauplan” mehr, so fanden die Forscher heraus, kann es so mit Hilfe von Rcq2 weiter Proteine bilden.

Ein Protein mit einem Stamm aus einer willkürlichen Anordnung von Alanin und Threonin erfüllt wahrscheinlich keine Funktion. Dennoch trägt die Entdeckung weiter zum Verständnis der Proteinbiosynthese bei, einem Prozess, der schon lange als weitgehend erforscht galt.

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