ETH-Forschende finden Kuriere für Zellkommunikation

27. Juli 2020 11:20

Zürich - Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben herausgefunden, wie von einer Ursprungszelle aus Gene und Viren auch in entfernten Geweben und Organen stummgeschaltet werden. Sie identifizierten die mobilen Boten für diesen Schutzmechanismus von Pflanzen und Tieren.

Forschende der ETH haben die Frage beantwortet, welchen Botenstoffen es möglich ist, quer durch Zellen und Gewebe hindurch zu reisen, um schädliche Proteine von Viren und Genen auszuschalten. Es handelt sich dabei um kleine Schnipsel von Ribonukleinsäure (RNA). Eine wesentliche Funktion der RNA in der biologischen Zelle ist die Umsetzung von genetischer Information in Proteine. 

Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an einer Pflanze nun erstmals eindeutig belegen konnten, ermöglichen kurze doppelsträngige RNA-Moleküle (small interfering RNAs, siRNA), dass auch in Geweben und Organen, die von der Ursprungszelle weit entfernt sind, die RNA dieser Eindringlinge nicht multipliziert wird. Damit verhindern sie, dass die Zellmaschinerie anhand dieser RNA-Moleküle Proteine herstellt. Dieser für Pflanzen und andere Lebewesen überaus wichtige Mechanismus wird RNA-Interferenz (RNAi) genannt. Er war schon länger bekannt, nicht aber, wie er funktioniert.

In ihrer neuen Studie schlossen die Forschenden zudem aus, dass sich andere Arten von Nukleinsäuren oder Komplexe von RNA und Proteinen durch Pflanzenzellen bewegen. „Wir konnten definitiv beweisen, dass doppelsträngige siRNA notwendig und hinreichend sind, um RNAi in entfernten Zellen und Geweben von Pflanzen zu bewirken“, wird Olivier Voinnet, Professor für RNA-Biologie an der ETH, in einer Medienmitteilung zitiert. 

Die ETH-Forschenden bestimmten jedoch nicht nur die schwer fassbaren siRNA-Kuriere. In ihrer Studie zeigen sie auch auf, dass siRNA-Moleküle auf ihrem Weg durch das Pflanzengewebe selektiv gefiltert und verbraucht werden. Noch interessanter sei, dass Stress oder Entwicklungssignale die räumliche Konfiguration dieser Filtersiebe jederzeit ändern und weiterentwickeln können, so Voinnet. 

Nun ist das Forscherteam daran, künstliche Molekülsiebe für Pflanzenzellen zu entwickeln. Damit liesse sich präzise einstellen, wann und wo sich welche siRNA-Moleküle bewegen können. Es sei denkbar, dass diese Methode eines Tages in der Agrarwirtschaft Anwendung findet. mm

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