Spiegelbildliche Nukleinsäuren als molekulare Scheren für Biotechnologie und Molekulare Medizin

Biochemiker entwickelt neue Form künstlicher Nukleinsäure

Nr. 034/2014 vom 30.01.2014

Der Biochemiker Volker A. Erdmann entwickelt künstliche Nukleinsäuren, die medikamentöse Nebenwirkungen verhindern.
Der Biochemiker Volker A. Erdmann entwickelt künstliche Nukleinsäuren, die medikamentöse Nebenwirkungen verhindern. Bildquelle: Stephan Töpper

Dem Biochemiker Professor Volker A. Erdmann von der Freien Universität Berlin ist es erstmalig gelungen, spiegelbildliche Enzyme – sogenannte Spiegelzyme – aus Nukleinsäuren herzustellen, die in lebenden Zellen eingesetzt gezielt natürliche Nukleinsäuren zerschneiden können. In der in der renommierten Online-Fachzeitschrift der Public Library of Science („PLOS ONE“) veröffentlichten Arbeit zeigt Erdmann mit seinen Mitautoren, dass die künstlich hergestellten Spiegelzyme beste Voraussetzungen bieten, um einzelne, für menschliche Erkrankungen verantwortliche Nukleinsäuren zu zerschneiden und damit „auszuschalten“. „Spiegelzyme“, die auch als molekulare Scheren bezeichnet werden, haben Erdmann zufolge die Vorteile, dass sie keine Nebenreaktionen des Immunsystems auslösen und äußerst stabil sind.

In den Experimenten konnte gezeigt werden, dass sich die Produktion eines grün leuchtenden Proteins mithilfe eines speziell konstruierten Spiegelzymes in den Zellen hemmen ließ. Die Spiegelzyme haben das für die Produktion des Proteins verantwortliche Molekül, die Boten-RNA, zerschnitten. Nach ähnlichen Verfahren könne die Synthese eines x-beliebigen Proteins von den rund 21.000 Proteinen, die im menschlichen Genom verankert sind, verhindert werden, sagt Erdmann.

Volker A. Erdmann erscheint es plausibel, künftig in die Prozesse einer Zelle eingreifen zu können und die RNA-Moleküle, die die Synthese von Proteinen und anderen Nukleinsäuren regulieren, gezielt zerschneiden zu können. Da RNA-Moleküle dafür verantwortlich sind, dass eine Stammzelle sich zu einer Haut- oder Muskelzelle, oder sogar zu einer Tumorzelle entwickelt, deuten sich für den gezielten Einsatz von Spiegelzymen völlig neue Anwendungsmöglichkeiten in der Grundlagenforschung, der Biotechnologie und der Molekularen Medizin an.

Literatur: Eliza Wyszko, Florian Mueller, Marta Gabryelska, Angelika Bondzio, Mariusz Popenda, Jan Barciszewski, Volker A. Erdmann: „Spiegelzymes®: Mirror-Image Hammerhead Ribozymes and Mirror-Image DNAzymes, an Alternative to siRNAs and microRNAs to cleave mRNAs in vivo?”

Der Artikel ist in der internationalen Online-Fachzeitschrift der Public Library of Science (www.plosone.org) erschienen.

Im Internet

http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0086673

Zur Person

Der mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnete Biochemiker und Molekularbiologe Volker A. Erdmann forscht seit mehr als 45 Jahren an der Struktur und Funktion von Ribonukleinsäuren (RNA-Moleküle), die bei der Umwandlung genetischer Informationen in Proteine eine entscheidende Rolle spielen.

Im Jahr 1998 gründete er das Berliner Netzwerk für RNA-Technologien, das bis 2009 mit rund 60 Millionen Euro vom Berliner Senat, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung und Industriepartnern, zu jeweils gleichen Teilen gefördert wurde. „Ohne eine erfolgreiche Nierentransplantation im Jahr 2005 hätte ich seitdem nicht weiterforschen können“, sagt Erdmann. Im Jahr 2013 gründete der Biochemiker zusammen mit privaten Investoren, einer Projekthilfe des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, sowie der Unterstützung der Gründungsförderung profund der Freien Universität Berlin die Firma „Erdmann Technologies GmbH“.

Volker A. Erdmann ist unter anderem Mitglied der Berlin Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften (BBAW), der Polnischen Akademie der Wissenschaften (PAN) und der European Molecular Biology Organization (EMBO). Seine Arbeiten zum Thema Genexpression hat er in über 450 Publikationen veröffentlicht. Seit 2006 ist Volker A. Erdmann gemeinsam mit Jan Barciszewski (Polnische Akademie der Wissenschaften) Herausgeber der jährlich erscheinenden Serie „RNA Technologies“, die im Springer Verlag erscheint.

Weitere Informationen

Prof. Volker A. Erdmann, Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Telefon: 030/ 838-56002 und 0172/ 9528304, E-Mail: vae@zedat.fu-berlin.de