Molekularbiologie - Ein Krokodilskopf für die Genabschrift
Die Übertragung der genetischen Information in Proteine ist einer der elementaren Prozesse des Lebens. LMU-Biochemiker haben nun die Struktur eines daran entscheidend beteiligten Komplexes entschlüsselt: Sie ähnelt einem Krokodilskopf. Für die Entwicklung aller Organismen ist es essentiell, dass die richtigen Gene zur richtigen Zeit am richtigen Ort aktiviert und in Proteine übersetzt werden. Am Anfang dieses Prozesses steht die Gen-Transkription, bei der Bereiche des Erbguts in das Botenmolekül mRNA umgeschrieben werden. In höheren Zellen hängt dieser Vorgang entscheidend von einem großen Komplex aus insgesamt 25-35 Proteinen ab, dem sogenannten Mediator-Komplex.
„Der Mediator-Komplex überträgt Signale zur Gen-Aktivierung. Auf welche Weise genau er bewirkt, dass die Gen-Transkription startet, ist noch unerforscht“, sagt Professor Patrick Cramer, der das Genzentrum der LMU leitet. Mit seinem Team gelang es dem Biochemiker nun, die bisher weitgehend unbekannte dreidimensionale Struktur des Mediator-Komplexes zu entschlüsseln.
Alle Untereinheiten im Blick
„Uns interessierte vor allem die Struktur eines essentiellen Teils des Mediator-Komplexes: Das sogenannte Kopfmodul, das aus sieben Untereinheiten besteht“, so Cramer. Den entscheidenden Durchbruch erzielten die Wissenschaftler, als es ihnen erstmals gelang, alle sieben Untereinheiten des Komplexes gemeinsam in E.coli-Bakterien zu exprimieren und mithilfe von Röntgenkristallographie und Synchrotonstrahlung zu untersuchen.
Die Struktur des Mediator-Kopfmoduls ähnelt einem Krokodilskopf mit mehreren mobilen Bereichen - unter anderem einem beweglichen „Unterkiefer“. Ihre Aufklärung stellt einen Meilenstein auf dem Weg zum besseren Verständnis der Transkriptionsmaschinerie dar, die an allen Startpunkten der Genabschrift zum Einsatz kommt. „Später könnten Moleküle entwickelt werden, die den Mediator stören und so die Transkription herunterregulieren - dies könnte eventuell für die Entwicklung von Medikamenten gegen Krebs oder Autoimmunkrankheiten genutzt werden“, erläutert Cramer die therapeutischen Implikationen seiner Ergebnisse.
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