MOLEKULARE IDENTITTSKRISE EIN RIBOZYM OHNE RNA
Nicht alle Enzyme, fr deren Funktionalitt ein RNA-Bestandteil vorausgesetzt wurde, enthalten tatschlich RNA. Diese berraschende Erkenntnis ist das Ergebnis eines Projektes des Wissenschaftsfonds FWF, das sich mit dem Enzym RNase P befasst. Entgegen der gngigen Lehrmeinung vermutete das Projekt-Team aus Wien schon seit Lngerem, dass bestimmte Formen von RNase P keine RNA enthalten. Jetzt belegen sie mit einer Reihe eleganter Experimente, die heute im Fachjournal CELL verffentlicht werden, die Richtigkeit ihrer Annahme.
Lebende Fossilien sind Ribozyme nicht wirklich trotzdem zeugen diese Enzyme, deren Funktionalitt RNA als Bestandteil erforderlich macht, von einer lang vergangenen Zeit. Einer Zeit, als biochemische Vorgnge noch durch RNA-Molekle gesteuert wurden. Spter erst setzten sich die Proteine molekular in Szene. RNase P, ein Enzym, das Transfer-RNAs modifiziert, gilt als ein solches RNA-Enzym (Ribozym). Alle bisher charakterisierten Formen dieses Enzyms besttigten die Vermutung ber deren RNA-Anteil. Seit 20 Jahren gab es jedoch auch Indizien, die Zweifel an der Allgemeingltigkeit dieser Entdeckung nhrten und andeuteten, dass dieses Enzym nur aus Proteinen bestehen wrde. Fr Diskussion unter den ExpertInnen war gesorgt.
OHNE RNA GEHT’S AUCH
Jetzt scheint diese Diskussion beendet. Die Arbeitsgruppe von Prof. Walter Rossmanith an der Medizinischen Universitt Wien zog diesen Schlussstrich mit der gelungenen Identifikation der Bestandteile von RNase P aus menschlichen Mitochondrien. Dazu Prof. Rossmanith: „RNase P besteht aus drei Proteinen, die gnzlich ohne RNA fr die katalytische Aktivitt des Enzyms sorgen. Das herauszufinden war bisher nicht gelungen, da das Enzym aufgrund des losen Zusammenhalts seiner Bestandteile bei der Isolierung leicht zerfllt. Durch ein von uns entwickeltes Protokoll konnten wir nun dieses Problem umgehen. Das war der Durchbruch fr die Identifizierung der Proteine.“ Johann Holzmann, Doktorand im Team von Prof. Rossmanith, ergnzt: „Die schwierigste Aufgabe war es, die Proteine aufzuspren, danach ging es schnell. Wir produzierten die einzelnen Proteine getrennt in Bakterien, isolierten sie und stellten aus ihnen die mitochondriale RNase P im Reagenzglas wieder her. Damit gab es fr uns und CELL keine Zweifel mehr: Mitochondriale RNase P kommt ohne RNA aus.“
DAS RAD NEU ERFUNDEN
Die Identitt der drei Proteine beantwortete zustzlich eine bislang ungelste Frage der molekularen Evolutionsforschung: Wie wird ein Ribozym durch ein Protein-Enzym ersetzt? Die Antwort, die sich aus den Daten ergibt, ist, dass die aus Proteinen bestehende mitochondriale RNase P sich parallel zum Ribozym entwickelt hat. Am Ende ersetzte sie diese. Interessant ist, dass die drei Proteinkomponenten aus ganz verschiedenen Stoffwechselwegen rekrutiert wurden und dass sie dabei trotzdem ihre ursprnglichen Funktionen beibehalten haben. Prof. Rossmanith ergnzt: „Wir bezeichnen die mitochondriale RNase P auch als Patchwork-Enzym, weil sie wie ein Flickwerk aus ein paar gerade zur Verfgung stehenden Bestandteilen zusammengestellt erscheint.“ Unklar bleibt, warum nur RNase P in den Mitochondrien von Tieren und nicht smtliche Ribozyme durch Protein-Enzyme ersetzt wurden. Somit stehen die Ergebnisse dieses erfolgreichen FWF-Projektes ganz am Anfang einer Reihe von Fragen und Antworten.
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Originalpublikation: „RNase P without RNA: Identification and functional reconstitution of the human mitochondrial tRNA processing enzyme“ J. Holzmann, P. Frank, E. Lffler, K. Bennett, C. Gerner & W. Rossmanith. Cell 135, 462-474, October 31, 2008, DOI 10.1016/j.cell.2008.09.013
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