In wichtigen zellulären Prozessen erkennen Ribonukleinsäuren (RNA) spezifisch bestimmte Proteine oder kleine organische Moleküle als Bindungspartner. Um diese Prozesse zu verstehen und die Entwicklung potenzieller Therapeutika, die auf RNA abzielen, voranzutreiben, ist es wichtig, im Detail zu verstehen, wie Liganden an RNA binden. Eine Herausforderung bei der Untersuchung von RNA-Komplexen mit Arzneimitteln besteht jedoch darin, dass RNA mehrere Bindungsmotive aufweisen kann, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht aufzulösen sind. ForscherInnen unter der Leitung von Kathrin Breuker vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck haben nun mit einer kürzlich entwickelten Methode die Bindung des Aminoglykosids Neomycin B an einen so genannten mRNA-Riboswitch untersucht.
Gleichzeitige Bindung
Für ihre Studie verwendete das Team um Kathrin Breuker ein Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz (FT-ICR)-Massenspektrometer, mit dem sich RNA-Komplexe unterschiedlicher Stöchiometrie in der Gasphase voneinander trennen und einzeln untersuchen lassen. "Für die RNA-Sequenz mit dem höchsten Regulationsfaktor für die Riboschalterfunktion haben wir zwei verschiedene Bindungsmotive für Neomycin B identifiziert und konnten auch deren relative Populationen bestimmen", berichtet Kathrin Breuker. "Durch die Einführung von RNA-Basenmutationen konnten wir die Populationen der beiden Bindungsmotive gezielt verschieben und so ein besseres Verständnis für die Bindung des Aminoglykosids an den Riboswitch entwickeln." Da die Populationen der beiden Bindungsmotive bei der nicht-mutierten Sequenz gleich waren, vermuten die Innsbrucker Forscher, dass die Funktion des Riboschalters durch die gleichzeitige Bindung zweier Neomycin B-Moleküle kontrolliert wird. Der neue experimentelle Ansatz ermöglicht systematische Studien der Bindungsspezifität von RNA und wird, komplementär zu etablierten Methoden zur Strukturaufklärung, neue Einblicke in die RNA-Funktion auf molekularer Ebene liefern.Veröffentlichung: Native Top-Down-Massenspektrometrie deckt zwei unterschiedliche Bindungsmotive eines funktionellen Neomycin-sensitiven Riboswitch-Aptamers auf. S. Heel, K. Bartosik, M. Juen, C. Kreutz, R. Micura, K. Breuker. J. Am. Chem. Soc. 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c02774
