Gene für die Energieproduktion anschalten

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, denn in diesen Organellen wird mithilfe von Sauerstoff aus der Atmung Energie erzeugt. Hierzu beherbergen Mitochondrien ein eigenes Genom aus DNA mit Genen, die für die Atmung benötigt werden. Die Aktivierung dieser Gene muss nach dem Energiebedarf geregelt werden. Der erste Schritt in der Gen-Aktivierung ist die Transkription, bei der die DNA abgelesen und in RNA kopiert wird. Dies wird von einem Enzym erledigt – der mitochondrialen RNA-Polymerase. Dieses Enzym benötigt zusätzliche Proteinfaktoren, um seine Funktion zu erfüllen. Uns ist es nun gelungen, mittels Röntgenkristallografie das Zusammenspiel der Polymerase mit den Proteinfaktoren TFAM und TFB2M zu beobachten. Diese Ergebnisse zeigen, wie TFAM die RNA-Polymerase an den Startpunkt des Gens leitet und wie TFB2M hilft, die DNA-Stränge der Doppelhelix zu öffnen. Nach dem Start fallen die Initiationsfaktoren ab, aber die Polymerase bleibt stabil an die DNA gebunden, um die RNA-Abschrift zu Ende zu bringen. Hierfür benötigt sie den Faktor TEFM, den wir auch untersuchen konnten. Wir lösten die Struktur des Komplexes aus Polymerase, TEFM, DNA und RNA. Diese Ergebnisse zeigen, wie TEFM die DNA einklemmt und verhindert, dass die RNA sich verheddert, was zum frühzeitigen Abbruch der Transkription führt. Unsere Ergebnisse liefern damit ein detailliertes Bild der Gen-Aktivierung in Mitochondrien.

Ausführlichere Informationen finden Sie hier (auf Englisch).

Hauke S. Hillen und Patrick Cramer