Vergleich: Verhalten von Biomolekülen in Zelle und Reagenzglas

Vergleich: Verhalten von Biomolekülen in Zelle und Reagenzglas

02.02.2016
© RUB, David Gnutt
Faltungsexperimente in dicht gedrängten Lösungen im Reagenzglas sowie in der lebenden Zelle erlauben es, die Stabilität einer RNA-Haarnadel räumlich und zeitlich aufgelöst zu verfolgen.

Biomoleküle werden oft isoliert im Reagenzglas untersucht, und es ist fraglich, ob die Ergebnisse auf dicht gepackte Zellen übertragbar sind. Forscher haben den Vergleich gemacht.

Molekülgewimmel in Zellen nachahmen

Ein Team aus Bochum, Dortmund und Greifswald beobachtete das Verhalten einer RNA-Struktur aus dem Mikroorganismus Salmonella in drei verschiedenen Szenarien: in einer lebenden Zelle; in wässriger Lösung ohne Zusätze; und in wässriger Lösung mit verschiedenen Zusätzen, die die Moleküle in Zellen nachahmen sollten.

Die Zusätze im Reagenzglas beeinflussten das Verhalten des RNA-Moleküls, und zwar abhängig von der chemischen Art des Zusatzes sowie seiner Konzentration und Größe. Basierend auf diesen Ergebnissen erwarteten die Forscher, dass sich das RNA-Molekül in der lebenden Zelle – die dicht gepackt mit verschiedenen Molekülen ist – ebenfalls anders verhalten würde als das RNA-Molekül in wässriger Lösung ohne Zusätze.

Im Mittel keine Unterschiede

„Überraschenderweise fanden wir im Mittel keine Unterschiede zwischen der lebenden Zelle und der verdünnten wässrigen Lösung“, sagt Prof. Dr. Simon Ebbinghaus vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie II der RUB. Das zelluläre Milieu ist aufgrund einer Vielzahl an Makromolekülen hoch konzentriert und zähflüssig, ähnlich wie die Forscher es mit den künstlichen Zusätzen nachstellten. „Trotzdem scheint die Zellumgebung die RNA-Stabilität im Gegensatz zu den künstlichen Zusätzen nur geringfügig zu ändern", so Ebbinghaus.

In der lebenden Zelle schwankte die Stabilität der untersuchten RNA-Struktur wesentlich stärker als im Reagenzglas. Dynamische Veränderungen im Zellmilieu könnten die RNA-Faltung kontinuierlich beeinflussen, vermuten die Forscher. Die Zellumgebung könnte somit einen wichtigen Faktor für die Regulation und Modulation verschiedener biologischer Prozesse darstellen.

 

Originalveröffentlichungen

M. Gao, D. Gnutt, A. Orban, B. Appel, F. Righetti, R. Winter, F. Narberhaus, S. Müller, S. Ebbinghaus (2016): RNA hairpin folding in the crowded cell, Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.201510847

M. Gao, D. Gnutt, A. Orban, B. Appel, F. Righetti, R. Winter, F. Narberhaus, S. Müller, S. Ebbinghaus (2016): Faltung einer RNA-Haarnadel in der dicht gedrängten Zelle, Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/ange.201510847

Text: Julia Weiler

Weitere Informationen

Prof. Dr. Simon Ebbinghaus, Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, Tel. 0234/32-25533 Simon.Ebbinghaus@rub.de