Innsbrucker Wissenschafter erforschen Grundlage von Krankheitsursachen

Den genauen Funktionen der Ribonukleinsäure (RNA), der kleinen Schwester der Erbinformation DNA, sind Wissenschafter um Prof. Ronald Micura vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck auf der Spur. Mit Hilfe einer speziellen Synthesemethode können sie mit Selen (chemisches Element/ Spurenelement) künstlich veränderte RNA darstellen und diese für die Aufklärung der dreidimensionalen Struktur durch die Röngtenkristallstrukturanalyse nutzen. Strukturelles Wissen stellt die Grundlage für das Verständnis biologischer Prozesse und im weiteren Sinne von Krankheiten dar.

„Mehr als vier Jahre lang waren die prinzipiellen Grundvoraussetzungen für eine Strukturaufklärung des Diels-Alder Ribozyms in den Laboratorien unserer Kooperationspartner bekannt. Bisher konnten aber keine entsprechend aufbereiteten Ribonukleinsäuren gefunden werden. Dies war erst mit unserer Innsbrucker Selen-Synthesemethode möglich“, betont Chemiker Micura. Diese Methode, kommend aus der Chemie, vereinfacht nun die Anwendung der Röntgenstrukturanalyse bei Ribonukleinsäuren in der Strukturbiologie. Das „Sichtbarmachen“ von dreidimensionalen Molekül-Strukturen ist die Grundlage, komplizierte biologische Prozesse zu entschlüsseln und so auch das Entstehen von Krankheiten zu verstehen.

Mittels gezieltem Einbau von Selen-Atomen in RNA war es nun erstmals möglich, das Verfahren der so genannten Röntgenkristallstrukturanalyse entscheidend zu vereinfachen und die meist komplizierte, dreidimensionale Struktur der RNA sichtbar zu machen. Die Ergebnisse ihrer Forschung publizierte die Forschergruppe vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck als Titelgeschichte in der Online-Ausgabe der britischen Wissenschaftszeitschrift „Nature – Structural and Molecular Biology“.

Die erste erfolgreiche Anwendung dieser Methode schlägt sich in der Strukturaufklärung des so genannten Diels-Alder Ribozyms nieder. Ribozyme sind RNA-Moleküle, die wie Enzyme (biochemischer Katalysator) fungieren und eine chemische Reaktion ermöglichen. Das besondere am Diels-Alder Ribozym ist, dass es den Aufbau von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen bewirkt, und man bisher von keiner RNA die strukturellen Voraussetzungen für eine derartige Reaktionskatalyse kannte. „Die Aufklärung dieses Vorganges konnte nur in enger Kooperation mit amerikanischen und deutschen Forscherteams gelingen“, erklärt Micura.

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