Wissenschaftler*innen der Universität zu Köln und des Max Delbrück Centers in Berlin haben einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der zellulären Qualitätskontrolle erzielt. Sie entschlüsselten den Mechanismus des „Nonsense-mediated mRNA Decay“ (NMD), der eine essenzielle Rolle im Abbau fehlerhafter Boten-RNAs (mRNA) spielt. Dieser Prozess ist entscheidend, um die Entstehung schädlicher Proteine zu verhindern, die durch genetische Fehler entstehen können. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Molecular Cell veröffentlicht und sind für die wissenschaftliche Gemeinschaft von großer Bedeutung.
Das Kölner Team unter der Leitung von Professor Dr. Niels H. Gehring setzte molekulare Schalter ein, um das Schlüsselmolekül UPF1 gezielt auszuschalten. Dadurch konnten die Forscher die NMD-Funktion in menschlichen Zellen genauer beobachten. Diese innovative Methode ermöglichte die Identifizierung von neuartigen RNA-Varianten, die durch NMD reguliert werden. Darunter befinden sich auch Varianten, die eine Rolle in der Gehirnentwicklung spielen. Eine umfangreiche Datenbank, die systematisch festhält, welche Gene und Genvarianten direkt vom NMD betroffen sind, wurde erstellt und ist weltweit frei zugänglich.
Mechanismus der zellulären Qualitätskontrolle
Die Studie belegt, dass NMD festen Regeln folgt und Fehler wie falsche „Stoppsignale“ in Protein-Bauplänen erkennt und entfernt. Dies trägt entscheidend zur Aufrechterhaltung der Genomintegrität in menschlichen Zellen bei. Die Forschung ist Teil des Sonderforschungsbereichs SFB1678 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und zeigt das Potenzial moderner Molekularbiologie, Fehler im genetischen Material systematisch zu analysieren und zu korrigieren.
Für die Experimente verwendeten die Wissenschaftler verschiedene Zelllinien, darunter WI-38 menschliche diploide Fibroblasten, BJ HDFs und HeLa-Zellen. Die Kultivierung dieser Zellen erfolgte in modifiziertem Dulbecco’s Medium (DMEM) mit 10% Fötalem Rinderserum und 1% Antibiotikum-Anti-Mykotikum-Lösung. Besondere Beachtung fand die Induktion der Seneszenz dieser Zellen durch verschiedene Behandlungsmethoden, wie etwa mit Doxorubicin oder H2O2, um robuste Daten über die Funktionsweise des NMD zu erhalten.
Exzellente Forschungsbedingungen
Die Analyse der RNA und der Proteine erfolgte durch etablierte Methoden wie RT-qPCR und Western Blot. Diese teils komplexen Verfahren ermöglichten es den Forscher*innen, tiefere Einblicke in die zellulären Dynamiken zu gewinnen. Wenn man die verschiedenen Zellkulturbedingungen, Induktionsmethoden und Analyseverfahren betrachtet, wird deutlich, dass die im Rahmen dieser Studie durchgeführten Experimente eine hohe Wissenschaftlichkeit und Relevanz aufweisen.
Diese neue Erkenntnis ist nicht nur für Grundlagenswissenschaftler von Bedeutung, sondern könnte auch weitreichende Implikationen für die Medizin und Therapien gegen genetische Erkrankungen haben. Denn das Verständnis der NMD-Dynamiken könnte helfen, therapeutische Strategien zur Behandlung von Krankheiten zu entwickeln, die auf Fehlern in der RNA-Expression basieren. Dies eröffnet möglicherweise neue Perspektiven in der biomedizinischen Forschung und der Entwicklung von geeigneten Therapien.
Für weitere Informationen und Kontaktaufnahme steht Professor Dr. Niels Gehring vom Institut für Genetik der Universität zu Köln zur Verfügung. Er ist unter der Telefonnummer +49 221 470 3873 oder per E-Mail unter ngehring@uni-koeln.de erreichbar. Auch Dr. Anna Euteneuer, die für Presse und Kommunikation zuständig ist, kann unter +49 221 470 1700 oder a.euteneuer@verw.uni-koeln.de kontaktiert werden.
Insgesamt zeigt diese Studie, wie wichtig die zelluläre Qualitätskontrolle ist und wie sie nicht nur in der Forschung, sondern auch in der klinischen Anwendung einen zentralen Stellenwert einnimmt. Besondere Beachtung liegt auch auf der zugänglichen Datenbank und der Initiative, wissenschaftliche Ergebnisse einer breiteren Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise wird nicht nur die Forschung gefördert, sondern auch die Zusammenarbeit innerhalb der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft gestärkt. Weitere Informationen über die Studie finden sich auf der Webseite der Universität zu Köln: link und der Fachzeitschrift Nature: link.
