Beelden van splitsomen (afb: Irmgard Sinning/Nature Structural and Molecular Biology)

Nadat een genoom een gen heeft gekopieerd ontstaat er een RNA-molecuul dat nog niet helemaal geschikt is voor de aanmaak van het bijbehorende eiwit. Het RNA-molecuul moet eerst ontdaan worden van bepaalde delen en dat wordt splitsen genoemd, naar de manier hoe je twee stukken touw aan elkaar breit. De ‘splitsing’ is wezenlijk voor het goed functioneren van de eiwitten, de werkpaarden in de cel. Onderzoeksters van de universiteit van Heidelberg en van de Australische Nationale universiteit rond Irmgard Sinning zouden er voor het eerst in geslaagd zijn om een ​​defect (‘verstopt’) splitsoom in hoge resolutie in beeld te brengen en te begrijpen wat er tijdens dat proces gebeurt.
De genetische informatie van alle levende wezens is vastgelegd in DNA, hoewel bij hogere organismen de meeste genen op een mozaïekachtige manier zijn gestructureerd. Om de cellen in staat te stellen de bouwinstructies voor eiwitten die in deze genetische mozaïekdeeltjes zijn opgeslagen te kunnen ‘lezen’, worden deze eerst gekopieerd naar voorlopers van boodschapper-RNA. Het splitsoom zet ze vervolgens om in volwassen, functioneel b-RNA.
Om dit te doen, verwijdert dit grote eiwit-RNA-complex in de celkern niet-coderende delen (intronen) uit het pre-b-RNA en verbindt de coderende delen (exonen) tot een aaneensluitende streng informatie.
Fouten in dit splitsproces vormen een van de belangrijkste oorzaken van erfelijke genetische aandoeningen en worden in verband gebracht met neurologische ontwikkelingsstoornissen en ziekten zoals kanker. Het was bekend dat het splitsoom kwaliteitscontrolemechanismen heeft, maar hoe dat precies werkte was nog duister.

De onderzoeksters gebruikten het splijtingsgist Schizosaccharomyces pombe, een modelorganisme dat veel wordt gebruikt in de celbiologie. Met behulp van moleculaire merkers werden defecte splitsomen geïdentificeerd, gezuiverd en structureel onderzocht met behulp van een cryo-elektronenmicroscoop.
“Dankzij de grotendeels stabiele structuur van het splitsoomcentrum konden we informatie met een hoge resolutie verkrijgen”, legt medeonderzoeker Komal Soni uit. “Hierdoor is het voor het eerst mogelijk om een ​​splitsoom te laten zien dat tijdens de cellulaire kwaliteitscontrole op atoomniveau is weggegooid. Een grote uitdaging voor ons werk was echter de analyse van de componenten die flexibel aan de periferie van het splitsoom gebonden zijn.”

Fouten

Op basis van deze structuurinformatie konden de onderzoekster doorgronden welke fouten er tijdens het splitsen (kunnen) optreden, hoe het splitsoom defecte processen herkent en vervolgens het RNA-construct afbreekt. De gedetailleerde structuren maakten het ook mogelijk om de onderliggende moleculaire mechanismen te modelleren.
De eiwitten die betrokken zijn bij splitsen zijn bewaard gebleven in eukaryote organismen, van de deze gist tot de mens. De wetenschapsters gaan er daarom van uit dat de mechanismen voor het detecteren en sorteren van defecte splitsomen gedurende de evolutie grotendeels onveranderd zijn gebleven.

Bron: idw-online.de