Berner Forscher entschlüsseln die 21. Aminosäure

Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine. Lange ist die Forschung davon ausgegangen, dass es 20 Aminosäuren gibt. Vor etwa 20 Jahren jedoch konnte eine weitere Aminosäure nachgewiesen werden, das so genannte Selenocystein, und man hat herausgefunden, wie Bakterien, also Zellen ohne Zellkern, diese Aminosäure in Proteine einbauen. Wie derselbe Prozess in höher entwickelten Zellen mit Zellkern funktionert, war jedoch gänzlich unbekannt. Forschende der Universität Bern haben nun in Zusammenarbeit mit der Yale University (USA) zum ersten Mal in einem «in vivo»-Experiment, also im lebenden Organismus, gezeigt, wie die 21. Aminosäure in höher entwickelten Zellen zur Produktion von Proteinen verwendet wird. Zellkernhaltige Zellen brauchen, im Gegensatz zu Bakterien, zwei Schritte, um die Aminosäure zu synthetisieren. Die grundlegende Chemie der Selenocystein-Synthese ist jedoch in beiden Zellen identisch. «Dass zellkernhaltige Zellen zwei, und nicht wie Bakterien einen Schritt benötigen, ist deshalb erstaunlich», erläutert Prof. André Schneider vom Departement für Chemie und Biochemie.

Die Experimente der nun in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichten Studie wurden mit Zellen des Parasiten Trypanosoma brucei durchgeführt. Der Erreger der Afrikanischen Schlafkrankheit wurde ausgewählt, weil er zwar genau wie der Mensch als höherer Organismus eingestuft wird, evolutionär gesehen jedoch nur ganz entfernt mit ihm verwandt ist. Da sich die Resultate der Trypanosomen-Studie mit den von anderen Forschungsteams vorgenommenen «in vitro»-Experimenten an menschlichen Zellen decken, nehmen die Berner Forschenden an, dass der gefundene Mechanismus zum Einbau der 21. Aminosäure in Proteine für alle höheren Organismen gilt.

Heilungsansatz widerlegt

Die Forschenden haben aus den Trypanosomen jene Gene entfernt, die für die Produktion von Selenocystein verantwortlich sind: Die 21. Aminosäure verschwand zwar, aber der Organismus wuchs trotzdem weiter. Damit hat die Studie ein weiteres, unerwartetes Ergebnis hervorgebracht: Das Ausschalten der 21. Aminosäure ist nicht geeignet, um die Trypanosomen zu bekämpfen und die Patienten der Afrikanischen Schlafkrankheit zu heilen – was in einer früheren Studie befunden wurde. «Diesen Heilungsansatz konnten wir mit unserer Arbeit für untauglich erklären», so Schneider.

Quellenangabe:

Eric Aeby, Sotiria Palioura, Mascha Pusnik, Janine Marazzi, Allyson Lieberman, Elisabetta Ullu, Dieter Söll, and André Schneider: The canonical pathway for selenocysteine insertion is dispensable in Trypanosomes. Proceedings of the National Academy of Sciences, doi:10.1073/pnas.0901575106.