Sei es in der Luft, dem Wasser oder der Nahrung: Reaktive Aldehyde sind überall und gefährden die menschliche Gesundheit in der Umwelt, am Arbeitsplatz und in der Freizeit. Auch im menschlichen Körper werden sie kontinuierlich durch den normalen Zellstoffwechsel produziert, zudem entstehen sie als Nebenprodukte beim Alkoholabbau. Die Aldehyde können die DNA schädigen und Brüche verursachen. Was bisher jedoch nicht bekannt war: Beruht die Toxizität der Aldehyde ausschließlich auf dieser DNA-Schädigung? Oder greifen die Aldehyde auch in andere zelluläre Mechanismen ein?
Aldehyde führen zu Vernetzung von RNA und Proteinen
Ein Wissenschaftlerteam vom Institut für Molekulare Biologie (IMB), der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und dem Centre for Healthy Ageing (CHA) in Mainz konnte diese Fragen nun beantworten. „Die Aldehyde schädigen nicht nur die doppelsträngige DNA, sondern führen auch dazu, dass sich die einzelsträngige RNA und Proteine chemisch vernetzen. Wir sprechen dabei von Crosslinks“, fasst die Studienleiterin Prof. Dr. Petra Beli zusammen. „Diese Vernetzung blockiert die Ribosomen bei ihrem Versuch, RNAs zu übersetzen.“ Der Hintergrund: Die RNAs liefern den Bauplan für die Proteine. Sind diese jedoch chemisch an Proteine gebunden, können sie nicht mehr ausgelesen werden – die Produktion von Proteinen wird gehemmt.
Modifizierungen helfen beim Abbau
Doch wie wird der Körper mit dieser Situation fertig? Auch dieser Frage ging das Forscherteam nach. Das Ergebnis: Die Proteine, die mit RNA vernetzt sind, werden modifiziert – es wird ein kleines Protein an das mit der RNA vernetzte Protein gekoppelt. Dieses ist somit markiert, ähnlich wie ein zu fällender Baum vom Förster mit einem Farbpunkt versehen und damit zur Fällung freigegeben wird. Durch diese Markierung weiß der Körper, dass er die RNA-Protein-Verbindung zerstören muss. „Die Ergebnisse zeigen zum einen, dass Aldehyde unsere Zellen auf mehr als eine Weise schädigen, und beschreiben zum anderen erstmals einen Mechanismus, über den die RNA-Protein-Vernetzungen in unseren Zellen entfernt werden“, sagt Petra Beli. Wichtig ist, dass die Fähigkeit unseres Körpers, Aldehyde zu entfernen, mit zunehmendem Alter allmählich abnimmt. Dies könnte dazu führen, dass sich im Laufe der Zeit mehr RNA-Protein-Vernetzungen bilden. Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Molecular Cell veröffentlicht.
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Originalpublikation:
Aldwin Suryo Rahmanto et al.: K6-linked ubiquitylation marks formaldehyde-induced RNA-protein crosslinks for resolution, Molecular Cell, 9. November 2023
DOI: 10.1016/j.molcel.2023.10.011, https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(23)00848-1
