Boten-RNA (mRNA) enthält Informationen aus dem Erbgut und dient in der Zelle als Vorlage für die Produktion von Proteinen. Mit modernen Sequenzierungsmethoden lassen sich diese Moleküle in der Zelle rasch und leicht aufspüren. Bisher war es aber nur bedingt möglich, die dynamische Entwicklung der RNA-Konzentration zu studieren. Denn in der Zelle werden durch das Kopieren von bestimmten Genabschnitten laufend neue Boten-RNAs erzeugt und gleichzeitig viele davon auch wieder abgebaut. Nun haben Forscher um Ronald Micura vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck und Alexandra Lusser von der Sektion für Molekularbiologie am Biozentrum der Medizinischen Universität ein neues Verfahren entwickelt, mit dem Entstehung und Abbau der Boten-RNA in der Zelle sehr einfach und rasch ermittelt werden kann.
Blick in die Zelle
Die Wissenschaftler füttern dazu die Zellen mit einem bestimmten Nukleosid (4-Thiouridin), das in die RNA eingebaut wird. Dieser künstlich erzeugte Baustein wurde schon bisher für ähnliche Analysen verwendet und ist besonders gut verträglich. Die Innsbrucker Forscher haben nun eine sehr einfache Reaktion entdeckt, mit der dieses Molekül in ein anderes Nukleosid (Cytidin) umgewandelt werden kann. „Das Schöne an dieser Reaktion ist, dass sie sehr selektiv ist und die fragile RNA vollständig intakt lässt“, zeigt sich Ronald Micura begeistert. Nach der chemischen Umwandlung des in die RNA eingebauten Nukleosids wird die RNA sequenziert. Ein Vergleich mit den Sequenzierungsdaten von unbehandelter RNA gibt dann Auskunft über die Transkriptions- und Abbauraten der RNA in der Zelle.
Erfolgreiche Zusammenarbeit
„Bisher verfügbare Verfahren zur Untersuchung der Dynamik von Boten-RNA waren aufwändig und fehleranfällig“, erzählt Alexandra Lusser. „Die neue Methode ist sehr einfach und schnell.“ Zum Einsatz kommt dabei eine chemische Reaktion, die Forscher bereits in den 1960er-Jahren erstmals an einzelnen Nukleosiden erprobten. Dann geriet sie aber in Vergessenheit. „Wir haben die Reaktion im Labor getestet und an immer größeren RNA-Stücken angewendet“, erzählt Ronald Micura. Mit Erfolg, wie die aktuelle Publikation in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie zeigt. Einen wesentlichen Beitrag zur Analyse der Sequenzierungsergebnisse leistete auch Dietmar Rieder von der Sektion für Bioinformatik am Biozentrum Innsbruck. „Wir haben hier sehr von der engen Zusammenarbeit im Centrum für Chemie und Biomedizin profitiert“, schildert Alexandra Lusser. „Hier können wir Ideen zwischen den einzelnen Arbeitsgruppen austauschen und neue Dinge rasch ausprobieren, unabhängig von der institutionellen Anbindung.“
Mit der neuen Methode kann in Zukunft auch sehr einfach in Organismen nach natürlichen Vorkommen des Nukleosids 4-Thiouridine gesucht werden. Das Verfahren hat bereits Interesse bei Unternehmen geweckt und soll in Kürze zum Patent angemeldet werden. Finanziell gefördert wurde die Arbeit vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF.
Links
- Osmium-Mediated Transformation of 4-Thiouridine to Cytidine as Key To Study RNA Dynamics by Sequencing. Christian Riml, Thomas Amort, Dietmar Rieder, Catherina Gasser, Alexandra Lusser, Ronald Micura. Angewandte Chemie International Edition 2017
- Institut für Organische Chemie
- Micura Group
- Forschungsschwerpunkt Centrum für Molekulare Biowissenschaften (CMBI)
- Lusser Group
- Sektion für Molekularbiologie
- Biozentrum Innsbruck