Im Gegensatz zu anderen Lebensformen benötigen Pilze für die Proteinsynthese einen zusätzlichen Hilfsfaktor, den Elongationsfaktors eEF3. Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, die molekulare Struktur dieses zusätzlichen Hilfsfaktors aufzuklären.Der Proteinsynthese von Pilzen auf der Spur<% image name="Ribosom" %><p>
Sie beschreiben darüber hinaus, in welcher Weise eEF3 bei der Herstellung von Proteinen mit dem Ribosom interagiert. Ihre Ergebnisse sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Unterschiede der Proteinsynthese von Pilzen und anderen Organismen und eröffnen den Weg für die Entwicklung einer neuen Klasse von Fungiziden.
Nach heutigem Stand des Wissens gehen Wissenschaftler davon aus, dass Proteine ihre Aufgaben in der Regel nur im Verbund mit anderen Proteinen erfüllen können - Forscher sprechen von so genannten "molekularen Maschinen". Der Prototyp einer molekularen Maschine ist das Ribosom, ein großer Komplex aus Proteinen und RNA-Molekülen, der für die Proteinsynthese der Zelle verantwortlich ist. Wie alle molekularen Maschinen besitzt es nicht nur einen äußerst komplizierten Aufbau, sondern auch sein Betrieb wird in komplexer Art und Weise reguliert. Die Frage nach der Zusammenarbeit der einzelnen Partner gehört zu den großen Herausforderungen der modernen Strukturbiologie.
Bei der Proteinsynthese wird die Information der Gene in eine spezifische Abfolge von Aminosäuren übersetzt. Dies geschieht bei allen Zellen der lebendigen Welt mit 2 Hilfsfaktoren, den Elongationsfaktoren, die in höheren Organismen als Elongationsfaktor 1A (EF1A) bzw. Elongationsfaktor 2 (EF2), in Bakterien als EF-TU bzw. EF-G bezeichnet werden. Nur bei Pilzen wie der Hefe gibt es einen dritten Hilfsfaktor, den Elongationsfaktor eEF3, ohne den die Pilze nicht überleben können.
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Zur Entfaltung seiner Aktivität bindet und spaltet eEF3 das energiereiche Molekül ATP. Die genaue Funktion des Faktors, seine Struktur und seine Wechselwirkung mit dem Ribosom waren jedoch bisher ein Rätsel. Forscher der Charité Berlin, der Uni Aarhus, der Johnson Medical School in New Jersey, der Uni München sowie des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik ist es jetzt gelungen, die molekulare Struktur dieses Faktors aufzuklären.
Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie konnten sie zeigen, in welcher Weise eEF3 an das aktive Ribosom gebunden wird. Sie gehen davon aus, dass das an das Ribosom gebundene eEF3 die chemische Energie, die bei der Spaltung des ATP entsteht, dazu nutzt, um den so genannten L1-Arm des Ribosoms nach außen zu drücken. Dies ermöglicht die Freisetzung der bereits verbrauchten tRNAs, über welche die Aminosäuren an das Ribosom herantransportiert werden. Im nächsten Schritt kann das Ribosom mit einer neuen Aminoacyl-tRNA beladen werden - eine weitere Runde der Proteinsynthese beginnt.
