Aktuelles: Proteinfabriken im Hitzestress: Was Archaeen uns über RNA-Stabilit?t verraten

Hyperthermophile Archaeen sind wahre ?berlebenskünstler. Sie wachsen in kochend hei?en Quellen und brodelnden Tiefsee-Schloten – Bedingungen, die für nahezu alle anderen Lebewesen t?dlich w?ren. Forscherinnen und Forscher am Deutschen Archaeenzentrum und Zentrum für Biochemie an der Universit?t Regensburg haben als Teil eines internationalen Forschungsteams nun einen weiteren Aspekt entdeckt, warum hyperthermophile Archaeen so ungew?hnlich robust sind: 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e Mikroorganismen sind in der Lage, ihre Proteinfabriken, die Ribosomen, gezielt an extreme Temperaturen anzupassen. Die Studie zeigt, dass sie dazu ihre ribosomale RNA ver?ndern, einen zentralen Baustein der Ribosomen. Dadurch bleibt die Proteinproduktion selbst unter extremen Bedingungen stabil.

Den Ausgangspunkt dieser Studie bildete das israelische Forschungsteam um Schraga Schwartz, das eine neue Technologie namens Pan-Mod-seq entwickelt hat. Damit lassen sich RNA-Ver?nderungen erstmals systematisch und parallel in ganz unterschiedlichen Zelltypen erfassen – von einfachen Bakterien über Archaeen, Hefezellen bis hin zu menschlichen Zellen. Dr. Felix Grünberger erkl?rt: ?In früheren Arbeiten konnten wir bereits verfolgen, wann eine einzelne, bekannte RNA-Modifikation in die ribosomale RNA eingebaut wird. Mit Pan-Mod-seq ist es nun erstmals m?glich, eine Vielzahl verschiedener Modifikationen gleichzeitig und im Hochdurchsatz zu erfassen – das war bisher undenkbar.“

Die neue Technologie konnte dank der Regensburger Expertise in der RNA-Biologie, der einzigartigen Stammsammlung und dem Spezialwissen in der Kultivierung extremophiler Archaeen besonders wirkungsvoll eingesetzt werden. Für diese Studie konnten daher auch die Weltrekordhalter unter den hyperthermophilen Archaeen genutzt werden, die bei Temperaturen von bis zu 113?°C optimal wachsen.

Das Ergebnis: In Bakterien, normalen Archaeen und h?heren Zellen wie unseren menschlichen Zellen bleiben diese Modifikationen weitgehend unver?ndert. Extrem hitzeliebende Archaeen betreiben dagegen molekulare Feinarbeit: Zum einen ist die Dichte der Modifikationen au?ergew?hnlich hoch, zum anderen passt sich auch rund die H?lfte der Modifikationen davon dynamisch an – sie werden je nach Temperatur aktiv hinzugefügt oder entfernt. Bilder aus der Kryo-Elektronenmikroskopie zeigen eindrucksvoll, wie diese chemischen Ver?nderungen die Ribosomen wie ein Verst?rkungsgerüst stabilisieren. Dr. Robert Reichelt berichtet: ?Wir konnten nachweisen, dass ohne diese molekularen Anpassungen die Archaeen in ihrer extremen Umgebung nicht mehr wachsen k?nnen“.

Mit Begeisterung erkl?rt Prof. Dr. Dina Grohmann, Inhaberin des Lehrstuhls für Mikrobiologie und Leiterin des Deutschen Archaeenzentrums: ?百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e bahnbrechende Entdeckung wurde erst durch die enge Zusammenarbeit eines internationalen und interdisziplin?ren Teams aus Israel, den USA, Japan, Frankreich und Deutschland m?glich, in dem alle Teile des Puzzles zusammengeführt wurden. Besonders fasziniert mich, dass gerade unsere hyperthermophilen Archaeen eine so au?ergew?hnliche Sonderstellung einnehmen – ein Befund, der v?llig neue Forschungsfelder er?ffnet!“

Die Ergebnisse sind nicht nur für die Mikrobiologie spannend. RNA?Modifikationen spielen auch in der modernen Medizin eine zentrale Rolle – etwa bei mRNA-Impfstoffen. Dort werden gezielt chemische Ver?nderungen eingebaut, um die Stabilit?t des Impfstoffs zu erh?hen und unerwünschte Immunreaktionen zu vermeiden. Ein besseres Verst?ndnis, wie extreme Mikroben ihre RNA ?ma?schneidern“, kann wertvolle Impulse für die gezielte Gestaltung stabiler RNA-Moleküle in biomedizinischen Anwendungen liefern.

Originalpublikation:

DOI: 10.1016/j.cell.2025.09.014 (externer Link, ?ffnet neues Fenster)