Zellen sind schlampig

27. März 2018 von Laborjournal

Wenn man sich als Fachmagazin für biologisch-medizinische Forschung etabliert, bleibt es nicht aus, dass man bisweilen auch fachliche Fragen gestellt bekommt. Und die sind manchmal gar nicht ohne. Vor allem, weil man ja offenbar deswegen gefragt wird, da „Freund Google“ keine schnelle Antwort liefert.

Ganz in diesem Sinne fanden wir vor Kurzem etwa folgende Frage in unserer Redaktions-E-Mail:

Liebe Redaktion,

mein Sohn lernt in der Schule gerade Translation und genetischen Code. Dies habe ich zum Anlass genommen, mit ihm das Rätsel „Kennen Sie den? Der übergangene Code-Knacker“, LJ 5/2017, anzuschauen. Das hat uns auf folgende Frage gebracht:

Wieso funktioniert die Translation in einem zellfreien System auch ohne Startcodon?

Tja. Tatsächlich findet man bei „Freund Google“ und auch sonst so gut wie überall, dass in der mRNA nach einer untranslatierten Leader-Sequenz zwingend das Start-Codon AUG kommen muss, damit das Ribosom sie richtig binden und im korrekten Leseraster mit der Translation beginnen kann. Gute Frage also, wie das im erwähnten Rätsel angesprochene Poly-U-Experiment, mit dem Heinrich Matthaei im Labor von Marshall Nirenberg das Triplett-Prinzip des genetischen Codes entschlüsselte, überhaupt funktionieren konnte. Schließlich gab Matthaei lediglich blitzeblanke Poly-U-RNA-Stränge zur Translation in das ansonsten Zell- und mRNA-freie E. coli-Extrakt — von Startcodons nicht der Hauch einer Spur. Wie konnten ihm danach dann trotzdem fix und fertig translatierte Poly-Phenylalanin-Ketten im Filter hängenbleiben — ganz wie es das Phenylalanin-Triplett UUU vorsieht?

Es dauerte ein Telefonat und noch ein klein wenig länger, bis unser Chefredakteur folgende Antwort zurückmailen konnte:

Biologische Prozesse sind eigentlich immer etwas „fuzzy“ und funktionieren nie hundertprozentig schwarz oder weiß! Das heiß im konkreten Fall, dass die Ribosomen auch RNAs ohne Startcodon transkribieren können — allerdings mit viel schlechterer Affinität und Effizienz. In der Zelle kommt das praktisch nicht vor, da die RNAs mit Startcodon gnadenlos in der Überzahl sind und die Ribosomen aufgrund ihrer starken Affinität immer wieder sofort neu besetzen. Die wenigen RNAs ohne Startcodon sind da völlig chancenlos.

Im Poly U-Experiment von Matthaei dagegen waren überhaupt keine RNAs mit Startcodon vorhanden, dafür aber ein riesiger, völlig unphysiologischer Überschuss an homogener Poly U-RNA. Daher konnten die Ribosomen am Ende trotz der geringeren Affinität aufgrund der fehlenden Konkurrenz durch andere RNAs genügend Poly U-RNA transkribieren — jedenfalls genug, dass Matthaei damit das Triplett-Codon UUU für Phenylalanin nachweisen konnte.

Zudem spielten auch die gegenüber der intakten Zelle stark veränderten physiologischen Bedingungen in Matthaeis Test eine gewisse Rolle — vor allem die Magnesium-Konzentration. Dazu mehr hier: https://tinyurl.com/yalvbdt4.

Ein klein wenig konnte „Freund Google“ am Ende also doch helfen.

Dennoch muss man sich wundern, dass dieses durchaus wichtige „Startcodon-Problem“ bei all den vielen Beschreibungen des Poly-U-Experiments praktisch völlig außer Acht gelassen wird. Zumal man ja mit der „Fuzziness“ — oder auf deutsch: Schlampigkeit — der Translation noch etwas ganz Generelles über biochemische und zellbiologische Prozesse in der Zelle lernen kann.

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Konkurrenz? Oh ja, sehr gerne!

26. Februar 2018 von Laborjournal

Oft klagen sie ja, die armen Forscher, dass das überhitzte System sie in einen gnadenlosen Wettbewerb miteinander zwinge. Gäbe es nicht diese elende Gemengelage aus Kurzzeitverträgen, Publikationsdruck und Job-Engpässen, dann… — ja, dann wären sie durchweg die allerbesten Freunde. Keiner würde dem anderen etwas neiden oder gar Böses wollen. Nein, sie würden fröhlich ihre Ergebnisse und Ideen austauschen, möglichst oft miteinander kooperieren — und sich ein Loch in den Bauch freuen, wenn drüben in Japan der Kollege Hamaguchi endlich das Problem gelöst hat, an dem man schon lange selber dran war. Schließlich ist der Fortschritt der Wissenschaft das Einzige, was zählt — wer konkret sie weiterbringt, spielt da überhaupt keine Rolle.

Klingt zu schön, um jemals Wirklichkeit zu werden? Hmm… — man müsste dazu doch „nur“ ein paar festgezogene Stellschrauben des Systems wieder locker drehen, oder?

Aber ob das alleine reichen würde? Beispielsweise würde so gar nicht dazu passen, was neulich ein Forscher uns gegenüber am Telefon proklamierte: „Wissen Sie, ich bin ein überzeugter Anhänger des olympischen Gedankens!“ Damit meinte er natürlich nicht „Dabeisein ist alles!“ Nein, „Citius, altius, fortius“ — „Schneller, höher, stärker“ — gab Pierre de Coubertin seinerzeit als Motto der Olympischen Bewegung aus. Und genau so wollte der Anrufer seinen Satz auch verstanden haben: Knallharter Wettbewerb mit klaren Siegern und Verlierern.

Den Laborjournal-Redakteur erinnerte das umgehend an einen Vortrag, den er vor Jahren von Marshall Nirenberg, einem der Entzifferer des genetischen Codes, hörte. Darin erzählte er, dass er damals in den frühen 1960ern, als er gerade mit den ersten Experimenten begonnen hatte, plötzlich erfuhr, dass Nobelpreisträger Severo Ochoa sich ebenfalls daran machen wollte, den Triplett-Code zu entschlüsseln. Nirenberg beschloss daraufhin, Ochoa eine Zusammenarbeit vorzuschlagen und besuchte ihn in seinem Labor in New York. Ochoa nahm sich einen ganzen Tag lang Zeit, zeigte dem jungen Nirenberg sein Labor, stellte ihm seine Mitarbeiter vor und diskutierte Forschungsthemen mit ihm.

Die Kooperation kam letztlich nicht zustande. Warum genau, erzählte Nirenberg nicht. Stattdessen schloss er die Anekdote folgendermaßen ab:

An diesem Tag wurde mir klar, dass ich einen mächtigen Konkurrenten haben würde. Doch im gleichen Moment registrierte ich zu meiner eigenen Überraschung, dass mir diese Art Wettbewerb wirklich gefallen würde. Und so war es dann auch.

Es scheint also beileibe nicht nur das System zu sein, das die Forscher in den Wettstreit miteinander treibt.

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