Neues Werkzeugset revolutioniert die Erforschung genetischer IRES-Strukturen in der Proteinbiosynthese
Ida König
Neues Werkzeugset revolutioniert die Erforschung genetischer IRES-Strukturen in der Proteinbiosynthese
Forscher des Universitätsklinikums Bonn (UKB), der Universität Bonn und der Stanford University haben ein neues Werkzeugset zur Erforschung interner ribosomaler Eintrittsstellen (IRES) entwickelt. Der Durchbruch könnte einen neuen Goldstandard für die Charakterisierung dieser zentralen genetischen Elemente setzen, die eine entscheidende Rolle bei der Proteinproduktion und Genregulation spielen.
Das Projekt wurde von der Arbeitsgruppe „Immunbiochemie“ von Professorin Kathrin Leppek am Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie (IKKP) des UKB geleitet. Ihr Team konzentrierte sich auf IRES-Strukturen, die es Ribosomen ermöglichen, die Translation zu starten, ohne auf die 5'-Cap-Struktur der mRNA angewiesen zu sein. Solche Eintrittsstellen finden sich sowohl in viralen als auch in eukaryotischen Genomen und deuten auf ihre breite Bedeutung für die Steuerung der Proteinbiosynthese in Zellen hin.
Das neue Werkzeugset umfasst fortschrittliche Methoden, darunter ein Reporter-System auf Basis zirkulärer RNA sowie eine Technik zur Färbung einzelner mRNA-Moleküle in Gewebeproben von Mausembryonen. Diese Ansätze ermöglichen eine präzisere Quantifizierung und Visualisierung der IRES-Aktivität. Bisher fehlte es in der Forschung an einheitlichen Verfahren zur Messung dieser Initiationsstellen, was Vergleiche erschwerte.
Die Finanzierung der Studie erfolgte durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Universität Bonn. Gemeinsam mit Stanford halten die Einrichtungen zudem ein Patent auf neu entwickelte, nicht-virale IRES-Sequenzen. Diese sind darauf ausgelegt, die Translation in zirkulären RNAs zu verstärken und könnten künftig Anwendungen in der synthetischen Biologie und mRNA-basierten Therapien ermöglichen.
Ribosomen – uralte molekulare Maschinen – sind nicht nur für den Zusammenbau von Proteinen zuständig, sondern regulieren aktiv die Genexpression. Durch die verbesserte Erforschung von IRES könnte das Werkzeugset leistungsfähigere Elemente für die Biotechnologie und Medizin identifizieren.
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Das neue Werkzeugset bietet ein zuverlässiges Rahmenwerk zur Identifizierung und Bewertung von IRES und schließt damit eine lang bestehende Lücke in der Forschung. Die entwickelten Methoden könnten die Erforschung synthetischer Biologie beschleunigen und die Entwicklung von mRNA-Therapeutika vorantreiben. Die patentierten Sequenzen eröffnen zudem neue Möglichkeiten für effizientere Genexpressionssysteme in medizinischen Anwendungen.
