Struktur analysiert

Proteinfabriken in Zellen haben einen Anker

(Bild: dpa/Robert Ghement (Symbolbild))

In grauer Vorzeit waren die Mitochondrien, die Energieproduzenten der Körperzellen, frei lebende Bakterien. Dann gingen sie eine profitable Wohngemeinschaft mit anderen Mikroben ein. Nun zeigt die Strukturanalyse ihrer Proteinfabriken durch Schweizer Forscher, wie sie sich ans Wohngemeinschaftsleben angepasst haben.

Diese Proteinfabriken heißen Ribosomen und sind dafür zuständig, anhand der "Schablone" des Mitochondrien-Genoms die entsprechenden Proteine (Eiweiße) zu produzieren. Alle lebenden Zellen - ob von Bakterien oder Menschen - benötigen Ribosomen, da die von ihnen hergestellten Proteine lebensnotwendig sind.

Bis dato weitgehend unerforscht
Was mit den Ribosomen geschah, nachdem die Mitochondrien in jene Urzeit-WG eingezogen waren, ist bisher weitgehend unerforscht. Zu schwierig zu isolieren waren ihre Ribosomen, die nur ein 1/2.000 der Dicke eines menschliches Haar groß sind. Dabei sind Defekte in den Mitochondrien, die Zucker in Energiemoleküle umwandeln, die Ursache zahlreicher Krankheiten wie Muskelerkrankungen oder Krebs, wie die Forscher in einer Mitteilung erklären.

Mit dem besten derzeit verfügbaren Elektronenmikroskop gelang den Teams um Nenad Ban und Ruedi Aebersold von der ETH Zürich nun erstmals ein genauer Blick auf das mitochondrielle Ribosom, das in zwei ungleich großen Hälften aufgebaut ist. Ihre Resultate haben sie online im Fachmagazin "Nature" veröffentlich.

Mit Anker an Innenwand befestigt
Sie fanden unter anderem einen Anker, der das Ribosom an der Innenwand der Mitochondrien-Membran befestigt. Dieser fehlt Ribosomen außerhalb der Mitochondrien. Da die vom Mitochondrien-Ribosom produzierten Proteine ausschließlich für diese Membran bestimmt sind, sorgt die Verankerung laut den Forschern für eine effiziente Auslieferung der Fabrikate.

Im Lauf der Evolution ging den Ribosomen in Mitochondrien ein Großteil ihres Anteils an RNA verloren. Die Strukturanalyse zeigt nun im Detail, wie dadurch gewisse Halterungen, die das Ribosom zusammenhalten, verloren gingen und durch Proteine ersetzt wurden.

Von ihren Erkenntnissen versprechen sich die Forschenden, mehr herauszufinden über die Ursachen bestimmter Erbkrankheiten, aber auch über Medikamenten-Unverträglichkeiten. Denn gewisse leberschädigende Nebenwirkungen von Antibiotika und Aspirin werden auf eine Wirkung auf die mitochondrialen Ribosomen zurückgeführt.