RNAs sind Kopien der DNA. In Form von Boten-RNAs (mRNA) dienen sie der Herstellung von Genprodukten (Proteinen). Man unterscheidet dabei kodierende und nicht-kodierende RNA-Moleküle, letztere können eine regulatorische Funktion haben. Die Abbauprozesse dieser verschiedenen RNA Klassen wurden in den letzten Jahren intensiv untersucht. Die Arbeitsgruppe um Vigo Heissmeyer vom IMI konnte nun zeigen, dass eine chemische Modifikation die Grundlage für den Abbau durch das Enzym Eri1 darstellt. Bei der sogenannten Uridylierung kommt es zu einer Verlängerung der RNA, indem ein sich wiederholender RNA-Baustein, das Uridin, angefügt wird. Als Arbeitsmodell diente den Wissenschaftlern die Histon-mRNA. Histone sind Proteine, die im Zellkern der platzsparenden Verpackung der DNA dienen. Histon-mRNAs weisen die Besonderheit auf, dass sich an ihrem Ende eine haarnadelförmige Struktur befindet, welche die RNA stabilisiert. An diesem Ende wird die Histon-mRNA uridinyliert und von Eri1 in der Phase des Zellzyklus, in der keine DNA mehr verpackt werden muss, abgebaut. So sorgt Eri1 dafür, dass der Histon-mRNA-Gehalt in der Zelle am Ende der DNA-Vervielfältigung vor der Zellteilung drastisch reduziert wird. „Wir gehen davon aus, dass Eri1 verhindert, dass überschüssiges und potentiell genomschädigendes Histon-Protein produziert wird. Eine Gefahr, die insbesondere bei Keimzellen oder Zellen des Immunsystems gegeben ist, da diese schnelle Zellteilungen durchlaufen“, sagt Kai Hoefig vom IMI und Erstautor der Studie.
Die Modifikation der Uridylierung ist erst seit wenigen Jahren bekannt und konnte mittlerweile bei vielen wichtigen RNA-Klassen nachgewiesen werden. Darunter sind auch die regulatorischen, kleinen RNAs (miRNA) zu nennen. „Da noch keine Enzyme bekannt sind, die uridylierte miRNAs abbauen, wollen wir in Zukunft erforschen ob Eri1 diese in einer ähnlichen Weise kontrolliert. miRNAs sind als Regulatoren der Genexpression in vielen zellulären Prozessen von großer Bedeutung“, sagt Vigo Heissmeyer.
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Original-Publikation:
Hoefig, K. et al. (2013), Eri1 degrades the stem-loop of oligouridylated histone mRNAs to induce replication-dependent decay, Nature Structural and Molecular Biology, doi: 10.1038/nsmb.2450
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