Modell zeigt, wo die Proteinfabriken der Zellen andocken

ETH-Forschende haben einen Ansatz entwickelt, mit dem sich detaillierte Informationen über Milliarden von Andockstellen in der RNA gewinnen lassen. Damit schufen sie eine Grundlage für die Entwicklung neuer Medikamente.

ETH Zürich — Blick auf das ETH Gelände in Zürich. - Keystone

Das Wichtigste in Kürze

RNA ähnelt dem Erbgutmolekül DNA: Die in der DNA-Sequenz gespeicherte Information wird zunächst in RNA umgeschrieben.

Einige RNA-Bausteine fungieren als Andockstellen für die Proteinfabriken der Zelle, den sogenannten Ribosomen. Sie lesen die genetischen Informationen ab und stellen darauf basierend Proteine her. Ein umfassendes Verständnis zu diesen Andockstellen fehlte jedoch bisher, schrieb die ETH Zürich in einer Mitteilung vom Donnerstag.

Um Medikamente herzustellen, entwickeln Biotechnologen künstliche Andockstellen. Die ETH-Forschenden berichten im Fachmagazin «Nature Communications» nun von einer Methode, mit der sie für über 300'000 im Labor hergestellte Andockstellen bestimmen konnten, wie gut Ribosomen an sie andocken.

Sie kitteten die synthetischen Andockstellen an ein Gen, das für ein bestimmtes Enzym codiert. Dieses Päckchen führten sie in Bakterien ein, um zu sehen, wie stark sich im Einzelfall die Ribosomen an die RNA heften - je besser, desto mehr Enzyme wurden in der Zelle hergestellt.

300'000 Varianten seien nur ein kleiner Teil von vielen Milliarden theoretisch denkbaren Ribosomen-Bindungsstellen, schreiben die Wissenschaftler. Sie haben die Daten deshalb mit Algorithmen des maschinellen Lernens untersucht. «Mit deren Hilfe können wir vorhersagen, wie gut Ribosomen an eine bestimmte RNA-Sequenz binden», erklärte der ETH-Professor Karsten Borgwardt.

Das Team stellte seine Modelle als Software frei zur Verfügung, damit auch andere Wissenschaftler davon profitieren können. Künftig planen sie den Ansatz auch in anderen Organismen bis hin zu menschlichen Zellen zu nutzen. Gerade auch im Zusammenhang mit genetisch bedingten Krankheiten sei das interessant, sagte Yaakov Benenson, ebenfalls von der ETH.