Forscher unter Beteiligung der Rutgers University haben die Aufnahme von Selen erstmals dargestellt. Bei Selen handelt es sich um ein Spurenelement, das in Erde, Wasser und manchen Nahrungsmitteln enthalten ist. Selen erhöht die antioxidative Wirkung im Körper bei 25 spezialisierten Proteinen. Diese Entdeckung könnte dabei helfen, neue Behandlungsmöglichkeiten für viele Krankheiten, von Krebs bis hin zu Diabetes, zu entwickeln. Details wurden in „Science“ publiziert.

Selen
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Detaillierteste Beschreibung

Die Ergebnisse enthalten die bisher detaillierteste Beschreibung des Vorgangs, durch den Selen in den Zellen dorthin gelangt, wo es zu sein hat. Das ist für viele Aspekte der Biologie von Zellen und des Organismus wichtig. Zuerst wird Selen in Selenocystein, einer essenziellen Aminosäure, eingekapselt. Dann wird das Selenocystein in 25 sogenannte Selenoproteine eingefügt. Sie alle sind für eine Menge von zellulären und metabolischen Vorgängen entscheidend.

Laut Forscher Paul Copeland hat diese Studie Strukturen offengelegt, die nie zuvor gesehen worden sind. Manche davon sind in der gesamten Biologie einzigartig. Die Forscher konnten die Zellmechanismen mittels eines speziellen Kryo-Elektronenmikroskops sichtbar machen. Es nutzt Elektronenstrahlen anstatt Licht, um 3D-Darstellungen komplexer biologischer Formationen in einer fast atomaren Auflösung zu erstellen. Für den Vorgang werden gefrorene Proben von molekularen Komplexen eingesetzt. So können Forscher Darstellungen der komplexen Struktur von Proteinen und anderen Biomolekülen sehen und sogar, wie sie sich als zelluläre „Maschinen“ verändern.

Hochkomplexe Maschinerie

Die Aufnahme von Selen findet tief im Inneren der Zelle statt. Es war bereits bekannt, welche Proteine und Moleküle der RNA diesen Vorgang ermöglichen. Es gelang jedoch nicht, den Schritt zu erkennen, wie diese Faktoren als Tandem zusammenarbeiten, um diesen Zyklus zu vervollständigen und damit die Funktion des Ribosoms der Zelle zu bestimmen. Ein Ribosom ist eine große makromolekulare Maschine, die RNA bindet, um mehr Proteine herzustellen. Die Vorgänge, die hier stattfinden, sind laut den Forschern anders als jene, die sich im restlichen Körper ereignen.

Copeland zufolge wird diese Aminosäure an ein spezifisches RNA-Molekül angebunden, das mittels eines einzigartigen Proteinfaktors zum Ribosom transportiert werden muss. Ist das Selenocystein in den Selenoproteinen angelangt, ist das Protein für wichtige Funktionen verantwortlich, die für das Wachstum und die Entwicklung nötig sind. Sie produzieren Nukleotide, die Bausteine der DNA und bauen Fett ab oder speichern es für Energie. Oder sie schaffen Zellmembranen und stellen auch das Schilddrüsenhormon her, das den Stoffwechsel des Körpers kontrolliert. Zudem reagieren sie auf oxidativen Stress, indem sie chemisch reaktive Nebenprodukte in den Zellen entgiften.

Originalpublikation: Hilal T et al. Structure of the mammalian ribosome as it decodes the selenocysteine UGA codon. Science. 2022; 376(6599): 1338-1343. DOI: 10.1126/science.abg3875.

Quelle: pressetext.de