GEHIRNLOGISTIK: Fehlender Link erklärt mRNA d

Teams aus MPI-Instituten in Dresden, Dortmund, Frankfurt am Main und Göttingen haben sich zusammengeschlossen, um den ersten Nachweis eines Proteinkomplexes zu erbringen, der für den Transport von Boten-RNA in Neuronen verantwortlich ist

Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie

Bild: FERRY kann entlang intrazellulärer Straßennetze in beide Richtungen fahren.mehr sehen

Bildnachweis: Schuhmacher et al. (2023) / MPI-CBG

Weit weg, so nah!

„Diese Veröffentlichungen stellen einen großen Fortschritt bei der Aufklärung der Mechanismen dar, die der mRNA-Verteilung in Gehirnzellen zugrunde liegen“, sagt Marino Zerial. Zellen produzieren lebenswichtige Proteine, indem sie mRNA als Bauplan und Ribosomen als 3D-Drucker nutzen. Dennoch müssen Gehirnzellen eine logistische Herausforderung bewältigen: Eine baumartige Form mit Ästen, die Zentimeter im Gehirn überspannen können. „Das bedeutet, dass Tausende von mRNAs weit weg vom Zellkern transportiert werden müssen, was dem logistischen Aufwand für die ordnungsgemäße Versorgung von Supermärkten in einem ganzen Land ähnelt“, sagt Jan Schuhmacher, Erstautor der Studie.

Bisher führten Forscher die Trägerrolle auf kugelförmige Kompartimente im Inneren der Zelle zurück, die sogenannten späten Endosomen. MPI-Wissenschaftler argumentieren jedoch, dass eine andere Form der Kompartimente, sogenannte Frühe Endosomen (EEs), aufgrund ihrer Fähigkeit, sich entlang intrazellulärer Straßennetze in beide Richtungen zu bewegen, ebenfalls als mRNA-Träger geeignet sind. In der ersten Veröffentlichung unter der Leitung von Marino Zerial vom MPI in Dresden entdeckten Wissenschaftler die Funktion eines Proteinkomplexes, den sie FERRY (Five-subunit Endosomal Rab5 and RNA/ribosome intermediarY) nannten. In Neuronen ist FERRY mit EEs verbunden und funktioniert während des Transports ähnlich wie ein Spanngurt: Es interagiert direkt mit mRNA und hält sie an EEs fest, die so zu logistischen Trägern für den mRNA-Transport und die Verteilung in Gehirnzellen werden.

Komplexe Details

Aber wie bindet FERRY an mRNA? Dann kommt die Gruppe von Stefan Raunser vom MPI Dortmund ins Spiel. In der zweiten Veröffentlichung beschreiben Dennis Quentin et al. verwendeten Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), um die Struktur von FERRY und die molekularen Merkmale abzuleiten, die es dem Komplex ermöglichen, sowohl an EEs als auch an mRNAs zu binden. Das neue 3D-Atommodell von FERRY mit einer Auflösung von 4 Ångström zeigt eine neuartige Art der Bindung von RNA, an der Coiled-Coil-Domänen beteiligt sind. Wissenschaftler erklärten auch, wie einige genetische Mutationen die Fähigkeit von FERRY, mRNA zu verknüpfen, beeinträchtigen und so zu neurologischen Störungen führen. „Unsere Forschung legt den Grundstein für ein umfassenderes Verständnis neurologischer Störungen, die durch einen Ausfall des mRNA-Transports oder der mRNA-Verteilung verursacht werden, was auch zur Identifizierung therapeutisch relevanter Ziele führen könnte“, sagt Raunser.

Molekulare Zelle

10.1016/j.molcel.2023.05.009

Experimentelle Studie

Zellen

Strukturelle Grundlagen der mRNA-Bindung durch den menschlichen FERRY-Rab5-Effektorkomplex

1. Juni 2023

Haftungsausschluss: AAAS und EurekAlert! sind nicht verantwortlich für die Richtigkeit der auf EurekAlert veröffentlichten Pressemitteilungen! durch beitragende Institutionen oder für die Nutzung jeglicher Informationen über das EurekAlert-System.