Erbgutkopie reist im Protein-Koffer

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren Organismen gut geschützt im Zellkern. „Dort stellt eine Art Kopierer rund um die Uhr Abschriften der Informationen her, die gerade benötigt werden“, sagt Doktor Jan Peter. Die Abschriften enthalten die Information, die die Zelle etwa zur Herstellung lebenswichtiger Enzyme oder sonstiger Baustoffe braucht. Diese Kopien bestehen aus Boten-RNA. Sie wandern auf zufälligen Pfaden zur Hülle des Zellkerns und von dort durch die Kernporen in das Zytoplasma, das die Zellen wie ein Wackelpudding ausfüllt.

Die Arbeitsgruppe hat herausgefunden, dass die Boten-RNA vor dem endgültigen Transport kurz an den Poren in der Kernhülle verweilt – vermutlich für eine „Qualitätskontrolle“ oder weil sie sich passend zum Poreneingang ausrichten muss. Der Exportprozess dauert insgesamt nur wenige Hundertstel bis zu mehreren Sekunden. „Vermutlich braucht der Prozess für große, voluminöse Boten-RNA-Moleküle deutlich länger als für kleinere“, sagt Professor Ulrich Kubitscheck, Letztautor der Publikation.

Interessanterweise führt nur etwa jede vierte Kollision von eintreffender Boten-RNA mit der Kernhülle zu einem erfolgreichen Export. Dabei konnten zwei Arten von Prozessen unterschieden werden: kurze Kollisionen mit der Kernhülle, bei denen vermutlich gar keine Pore getroffen wurde und langsam ablaufende Transportabbrüche, bei denen vielleicht die Qualitätskontrolle negativ ausfiel.

Für den Transport wird die RNA in einen „Reisekoffer“ aus Proteinen verpackt. „Und der ist ein ziemlicher Brocken“, so Kubitscheck. Manche seiner Kollegen vermuten daher, dass es auf der Außenseite des Kerns Helfer geben muss, die den „Koffer“ durch die Poren zerren. Eine These, die die Forscher gegenwärtig überprüfen.

Was auf dem Weg vom Kopierer zu den Poren genau passiert, ist in den letzten Jahren unter anderem von Prof. Kubitschecks Arbeitsgruppe an der Universität Bonn aufgeklärt worden. Für diese Experimente wurde die Boten-RNA so verändert, dass sie bei Bestrahlung mit Laserlicht farbig aufleuchtete. So konnten die Forscher den Weg einzelner Moleküle der Erbgut-Abschriften in lebenden Munddrüsenzellen einer Mückenart mit bis zu 500 Bildern pro Sekunde aufzeichnen. Ein Lichtmikroskop mit einer Hochgeschwindigkeitskamera ermöglichte die Beobachtung.

In den vergangenen Jahren haben sich die Wissenschaftler auf den direkten Transportprozess durch die Kernporen konzentriert. Um ihn beobachten zu können, haben sie ein hochempfindliches Lichtmikroskop konstruiert, das auf der Basis der Lichtscheibenbeleuchtung arbeitet. Es ermöglicht eine schonende Abbildung lebender Proben und erzeugt bei der Aufnahme von Bildern mit hoher Frequenz einen ungewöhnlich hohen Kontrast.


COMPAMED.de; Quelle: Uni Bonn