Das Unsichtbare sehen - hochenergetische RNA Strukturen

Das Unsichtbare sehen. Die hier vorgeschlagene Forschung zielt auf die Strukturaufklärung von schwach populierten RNA Zuständen ab. Die intrinsische Flexibilität von Biomolekül- Strukturen ist eng verknüpft mit deren Funktion, wie zum Beispiel in der Katalyse von Enzymen. Das Projekt zielt darauf ab, Kernmagnetresonanzmethoden, die für Proteine etabliert sind, auf Nukleinsäuren zu übertragen. Dafür wird ein interdiszipliärer Ansatz gewählt, der Organische Chemie und Kernmagnetresonanz-Spektroskopie auf einzigartige Weise kombiniert um Strukturen von hochenergetischen Konformationen von RNA mit atomarer Auflösung zu erhalten. Die zu erwarteten Resultate werden einen maßgeblichen Einfluss drauf haben, wie RNA Struktur und Funktion in Zukunft betrachtet wird. Dadurch dass diese hochaufgelösten Strukturen von schwach populierten Zuständen in den Fokus rücken, werden völlig neue Einsichten in die Funktion von RNA bei Prozessen wie Ligandbindung oder Katalyse erhalten.

Im durchgeführten Forschungsprojekt konnte große Fortschritte bei der Bestimmung von "unsichtbaren" Strukturen von Nukleinsäuren erzielt werden. Mit Hilfe der Kernresonanz-Magnetspektroskopie und strukturbiologischen Computer-basierten Methoden können nun Strukturen, die nur zu einem sehr kleinen Prozentsatz auftreten mit hoher Auflösung bestimmt werden. Diese sonst unsichtbaren Strukturen sind oft wichtig für die Funktion der Nukleinsäuren. In der von uns behandelten Ribonukleinsäure (RNA) ist die unsichtbare Struktur dafür verantwortlich, dass die Proteinbildungsmaschinerie - das Ribosom - nicht mehr richtig funktioniert. Dies konnte mit Hilfe eines biologischen Versuchs nachgewiesen werden. Die von uns entwickelten Methoden stellen nun einen generellen Ansatz dar, um unsichtbare Strukturen in Nukleinsäuren abbilden zu können. Dies ist von Interesse für Nukleinsäuren mit pathologischer Funktion - wie zum Beispiel bei bakteriellen oder viralen RNAs - deren pathologische Funktion oft über diese schwach bevölkerten Strukturen bewerkstelligt wird. Die genaue Kenntnis dieser Strukturen wiederum ist sehr wichtig für die Entwicklung von Medikamenten, die diese Strukturen erkennen und deaktivieren. Unsere Methoden erleichtern also in Zukunft den Zugang zu neuen auf RNA-abzielende Medikament-Verbindungen.