Ribosomes are covered by a coat of flexible protein fragments

Stellen Sie sich ein Ribosom als eine winzige, hochtechnologische Fabrik innerhalb einer Zelle vor. Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, klare Fotos dieser Fabriken mit leistungsstarken Mikroskopen (wie der Röntgenkristallographie und der Kryo-Elektronenmikroskopie) zu machen. Doch jedes Mal, wenn sie nach sahen, entdeckten sie ein seltsames Problem: Die Außenwände der Fabrik schienen fehlende Teile zu haben.

Der „unsichtbare Mantel“
Bei den fehlenden Teilen handelt es sich tatsächlich um flexible Proteinstreifen, die von der Oberfläche der Fabrik herabhängen. Stellen Sie sich diese Schwänze wie die flauschigen, wackeligen Ohren eines Hundes vor, der den Kopf schüttelt. Weil sie so sehr hin und her wackeln und herumflattern, werden die Kameras, die die Bilder des Ribosoms aufnehmen, verwirrt. Die Bilder enden dabei darin, diese beweglichen Teile „herauszumitteln“, wodurch sie so wirken, als wären sie gar nicht vorhanden. Das Papier bezeichnet diese wackeligen Teile als „Flexible Protein Fragments“ (FPFs) und legt nahe, dass sie einen unsichtbaren, flauschigen Mantel um das Ribosom bilden, den Wissenschaftler die ganze Zeit über übersehen haben.

Wer hat das flauschigste Kleid?
Die Forscher untersuchten 36 verschiedene Arten von Ribosomen aus Bakterien, regulären Zellen (Eukaryoten) und den energieerzeugenden Kraftwerken innerhalb von Zellen (Mitochondrien). Sie fanden heraus, dass zwar alle Ribosomen diesen flauschigen Mantel besitzen, jene in den Mitochondrien (Mitoribosomen) jedoch die längsten und zahlreichsten Schwänze haben. Es ist, als würde man einen Standard-Pullover mit einem schweren, mehrschichtigen Wintermantel vergleichen; die mitochondriale Version ist am stärksten verdeckt.

Warum sind sie wackelig?
Unter Verwendung von Computerprognosen bestätigte das Team, dass diese Schwänze größtenteils „ungeordnet“ sind. Stellen Sie sich einen starren Stahlstab gegenüber einem Stück gekochter Spaghetti vor. Der Kern des Ribosoms ist der Stahlstab – solide und strukturiert. Die FPFs sind die Spaghetti – weich, schlaff und ständig die Form verändernd. Dies ist kein Defekt; es ist ein Merkmal.

Das chemische Rezept
Das Team untersuchte auch, woraus diese schlaffen Schwänze bestehen. Sie fanden ein sehr spezifisches Rezept, das sich je nach Standort des Ribosoms ändert:

• Die Cardiolipin-Verbindung: Das Gleichgewicht zweier spezifischer Zutaten, Arginin und Lysin, passt zu der Art von „Schmiermittel“ (Cardiolipin), das in den Membranen zu finden ist, die das Ribosom berühren. Es ist wie ein Schlüssel, der perfekt in ein bestimmtes Schloss passt; der Mantel ist chemisch genau auf seine spezifische Umgebung abgestimmt.
• Das Mitochondrien-Rätsel: Die mitochondrialen Mäntel sind besonders reich an Arginin. Das Papier legt nahe, dass dies daran liegen könnte, dass diese Ribosomen innerhalb von „RNA-Granula“ zusammengesetzt werden – was wie temporäre, unsichtbare Blasen aus RNA sind, die in der Zelle schweben. Das Arginin hilft dem Ribosom, mit dieser RNA-reichen Umgebung zu interagieren.

Was sie NICHT tun
Interessanterweise fehlen diesen Mänteln eine spezifische Zutat namens aromatische Aminosäuren. In der Welt der Proteine hilft das Vorhandensein dieser Zutaten normalerweise dabei, Dinge zu Klumpen oder Flüssigkeitstropfen zusammenzufügen (wie Öl und Wasser, die sich trennen). Die Tatsache, dass der Ribosomenmantel diese nicht besitzt, deutet darauf hin, dass er nicht versucht, in einem flüssigen Klumpen zu werden oder mit anderen Teilen der Zelle auf diese Weise zu verschmelzen.

Das große Ganze
Die wichtigste Erkenntik ist, dass dieser „unsichtbare Mantel“ nicht einfach nur zufälliges Rauschen oder ein Fehler in unseren Fotos ist. Er ist ein hochfunktionaler, eingebauter Teil eines jeden Ribosoms. Nur weil er zu wackelig ist, um in einer Momentaufnahme gesehen zu werden, bedeutet das nicht, dass er keine wichtige Arbeit leistet, indem er als spezialisierte Schnittstelle zwischen der Ribosomen-Fabrik und dem Rest der Zelle fungiert.