Mutierte Ribosomen können Quadruplet-Codons lesen und in unnatürliche Aminosäuren translatieren.

rb2 large gray Mutierte Ribosomen können Quadruplet Codons lesen und in unnatürliche Aminosäuren translatieren.
Normalerweise wird der genetische Code in Form von mRNA Molekülen, die im Zellkern abgelesen werden, ins Zytoplasma transportiert und dort von den sogenannten Ribosomen, den Proteinherstellern ausgelesen. Dies geschieht üblicherweise  in Triplet-Codons, die in die Aminosäuresequenzen, bestehend aus 22 verschiedenen Aminosäuren, der Proteine übersetzt werden. So ergeben beispielsweise die Triplet-Codons GTC, GTT, GTG und GTA alle die Aminosäure Valin, während die Aminosäure Tryptophan ausschliesslich durch ein TGG Codon codiert wird. Ausserdem enthalten Codons noch Informationen über den Transkriptionsstart (ATG), also den Anfang des Proteins und ebenfalls das Ende des Proteins wird durch die Codons TGA, TAG und TAA codiert. Soviel zum Standard.

Ribosome bacteria 300x237 Mutierte Ribosomen können Quadruplet Codons lesen und in unnatürliche Aminosäuren translatieren.

Doch was wäre, wenn man nun eine zelluläre Maschinerie bauen könnte, die von dieser sicherlich für die Natur sinnvollen Beschränkung abweichen würde? Man könnte neue Informationen in den genetischen Code einbringen und künstliche, unnatürliche Aminosäuren translatieren. Ein Fülle von Möglichkeiten täte sich auf.

Und genau das haben Wissenschaftler aus Cambridge getan. Sie wollten neue Proteinzusammensetzungen mit Aminosäuren kreieren, die so in der Natur nicht vorkommen, aber ein grosses Anwendungspotential eröffnen. Um dies jedoch zu erreichen, blieb ihnen nichts anderes übrig, als die Ribosomen, die Proteinkomplexe, die für die Übersetzung des genetischen Codes in Proteinsequenzen zuständig sind, neu zu erfinden. Und dabei heraus kam ein artifizielles Ribosom, dass nun statt der handelsüblichen Triplet-Codons, Quadruple-Codons liest und in Proteine translatiert. Die Arbei ist ist am 14.2.2010 in Nature erschienen.

Um dies zu erreichen enwickelten die Forscher zuerst sogenannte Orthogonale Ribosomen, deren Bindungsstelle für die mRNA Molküle verändert wurde. Dies resultierte in einer zweiten Spezies von Ribosomen, die nur noch mRNAs erkannte, deren Bindungsstellen entsprechend verändert wurden. Mit diesem System hatten sie eine Basis um die orthogonalen Ribosomen weiter zu verändern, ohne die normaen Vorgänge innerhalb der Zellen zu unterbrechen. Dabei wurden Mutationen sowohl in die mRNA Bindestellen der Ribosomen, als auch in die Ribososmen-Bindestellen der tRNAs eingeführt. tRNAs transportieren die Aminosäuren, passen zu dem von ihnen codierten Codon und setzen es im Ribosom in die entsprechende Position der Proteinsequenz ein. Dies ging hundertprozentig mit einer Menge von Fehlversuchen und enormer Frustrationstoleranz einher, aber letztendlich wurden die Forscher für ihr Durchhaltevermögen belohnt und hatten einen Exoten erzeugt, ein Ribosom, dass Quadruplet-Codons akzeptierte und die dazugehörigen tRNAs. Um dies zu untersuchen codierten sie ein Antibiotikaresistenzgen in einer Quadruplet-kodierten Variante und brachten es in Bakterienzellen ein. Zusammen mit den neuen Ribosomen, konnten die Bakterien den Quadruplet-Code auslesen und das Protein für die Antibiotikaresistens herstellen und somit überleben. Bakterien ohne die neuen Eigenschaften konnten die hohen Antibiotikakonzentrationen nicht überleben.

Insgesamt gesehen ist die Situation nicht völlig klar, den mit einer gewissen Effizienz können normale Ribososmen auch Quadruplet-Codons lesen und die neuen Ribosomen eben auch immer noch Triplet-Codons. Doch der Unterschied in der Effizienz macht es aus. Auf jeden Fall öffnet diese Technik eine Menge Türen für neue und vielversprechende Versuchsansätze. Ich frage mich bei so etwas immer: “Wie kommt man nur auf so eine Idee?”

Neumann, H., Wang, K., Davis, L., Garcia-Alai, M., & Chin, J. (2010). Encoding multiple unnatural amino acids via evolution of a quadruplet-decoding ribosome Nature DOI: 10.1038/nature08817

Popularity: 4% [?]

Eingehende Suchbegriffe:

Ähnliche Artikel:

  1. Ein Codon, zwei Aminosäuren! Ganz schön doppeldeutig!
  2. Begann das Leben mit “linken” Alien-Aminosäuren?

Kategorie: FeaturedWissenschaftsnews

Tags:

RSSKommentare (0)

Trackback URL

Einen Kommentar hinterlassen