Ribosomen sind molekulare Maschinen, die Proteine produzieren in den Zellen. Nach Beendigung der Arbeit, die Ribosomen müssen regenerieren. Dieser Prozess ist wichtig für die Qualität der Proteine und damit für die gesamte Zell-Homöostase sowie für Entwicklungs-und biologische Prozesse. Biochemiker von der Goethe-Universität Frankfurt gemeinsam mit dem Biophysiker der LMU München haben nun beobachtet, eines der wichtigsten Enzyme für die Ribosom-recycling bei der Arbeit — ABCE1 — und gezeigt, dass es unerwartet vielseitig in Bezug auf die Struktur.
Ribosomen decodieren der genetischen information von der messenger-RNA und übersetzen in Proteine. Nachdem Sie produziert ein protein, aber auch bei fehlerhafter Proteine kommen zu einem Stillstand in den Ribosomen, die Ribosomen werden, die „recycelt“, so dass Sie in einwandfreiem Zustand für eine neue Runde der Synthese. In allen Organismen (außer Bakterien), das Enzym ABCE1 koordiniert diesen Prozess, in dem das Ribosom ist aufgeteilt in seine zwei Untereinheiten. Biochemiker Robert Tampé und LMU-Biophysiker Thorben Cordes, in Zusammenarbeit mit Forschern an der Universität von Groningen (Niederlande), haben gezeigt, dass ABCE1 nimmt drei strukturelle Anpassungen zur Steigerung der wiederverwertung zugeführt. Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Cell Berichten.
Die ABCE1 Enzym gespalten ATP, der energiewährung der Zellen, und nutzen die dabei freigesetzte Energie zum trennen der beiden ribosomalen Untereinheiten. „Die jüngsten strukturellen und funktionellen Daten haben gezeigt, dass eine Konformationsänderung des Enzyms, das heißt, eine Veränderung in Ihrer räumlichen Struktur, die wesentlich ist in diesem Prozess für die vielfältigen Funktionen von ABCE1“, sagt Cordes. Mit einer integrierten test-Ansatz-unter anderem mit Hilfe von dem, was ist bekannt als die einzelmolekül-FRET-Methode-sein team hat nun beobachtet, um aus Erster hand die strukturelle Variabilität von ABCE1 auf der Ebene von einzelnen Molekülen.
Im Laufe dieser Arbeit, die Forscher festgestellt, dass die beiden ATP-Bindungsstellen von ABCE1 annehmen können drei Konformationen — offene -, zwischen-und geschlossen-das sind in einem Zustand des dynamischen Gleichgewichts. Interaktion von ABCE1 sowohl mit dem Ribosom und der ATP-Einflüsse der strukturellen Dynamik der beiden ATP-Bindungsstellen. Dies führt zu einem komplexen Netzwerk aus verschiedenen Staaten, in denen Ribosom und ATP-Verschiebung des Gleichgewichts in Richtung der geschlossenen Konformation.
„Wir gehen davon aus, dass die Konformationen führen funktional unterschiedliche Rollen in der Dissoziation des Ribosoms sowie für die vielen anderen vielfältigen Funktionen von ABCE1“, sagt Cordes. „Ribosom-recycling ist geregelt durch eine außerordentlich komplexe und konserviert Maschinen, die medizinische Bedeutung noch ungeahnte“, ergänzt Robert Tampé.