Onderzoekers van het Karolinska Institutet hebben ontdekt dat het eiwitcomplex RNase P in de mitochondriën van de cel zich anders gedraagt ​​dan eerder werd gedacht. De bevindingen, gepubliceerd in Onderzoek naar nucleïnezuren , geven belangrijke nieuwe aanwijzingen over hoe bepaalde mutaties mitochondriale ziekte veroorzaken.

Bijna alle energie van de cel wordt geproduceerd in de eigen energiecentrale van de cel, de mitochondriën. Het onvermogen van mitochondriën om goed te functioneren leidt tot mitochondriale ziekte, treft ongeveer één op de 4000 personen. Genetisch verwante mitochondriale ziekten komen over het algemeen voort uit fouten in de expressie van gecodeerde eiwitten in het genoom van het mitochondrion.

Wanneer het mitochondriale genoom wordt getranscribeerd, lange RNA-strengen worden gevormd. Deze moeten worden gekapt en verwerkt om de rijpe mitochondriale RNA's vrij te maken die essentieel zijn voor de interne eiwitsynthese van het mitochondrion. De verwerking van RNA begint in regio's die coderen voor mitochondriale transfer-RNA's (tRNA's). Studies van deze verwerking op moleculair niveau kunnen belangrijke aanwijzingen geven over mitochondriale ziekten, omdat ze vaak worden veroorzaakt door mutaties in tRNA-componenten.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het knippen aan de voorkant (aangeduid als het 5'-uiteinde) en aan het achterste uiteinde (het 3'-uiteinde) van de mitochondriale tRNA-streng wordt gekatalyseerd door verschillende componenten. Het mitochondriale eiwitcomplex RNase P bestaat uit drie componenten (MRPP1, MRPP2, en MRPP3) die het 5'-uiteinde van het tRNA doorsnijden, terwijl een enkel eiwit (ELAC2) het 3'-uiteinde van het tRNA doorsnijdt.

Verschillende onverwachte bevindingen

Onderzoekers van het Karolinska Institutet hebben nu ontdekt dat twee van de eiwitten uit het RNase P-complex, MRPP1 en MRPP2, verrassend genoeg aan het tRNA gebonden blijven, zelfs na de initiële 5'-verwerking. Nog verrassender, deze twee eiwitten waren ook nodig om ELAC2 in het 3'-uiteinde van het tRNA te laten knippen. De resultaten verklaren waarom mutaties in tRNA-componenten waarvan eerder werd aangenomen dat ze alleen belangrijk waren in de initiële 5'-verwerking, ook de 3'-verwerking en andere stroomafwaartse stappen in tRNA-rijping sterk kunnen beïnvloeden.

"Deze nieuwe functionaliteit van MRPP1 en MRPP2 is belangrijk bij het evalueren van zowel de moleculaire als fysiologische effecten van de mutaties die worden gevonden bij patiënten die lijden aan mitochondriale ziekte", zegt Martin Hällberg, senior onderzoeker bij het Karolinska Institutet's Department of Cell and Molecular Biology en het Center for Structural Systems Biology (CSSB) in Hamburg, die het onderzoek leidde.