31 januari 2025 Ribosomen werken samen in lastige situaties, laat nieuwe techniek zien Terug naar nieuws Onderzoekers van de Tanenbaum groep hebben een nieuwe microscopie techniek ontwikkeld om te zien hoe ribosomen werken. Met deze techniek kunnen ze op individueel ribosoomniveau volgen wat er gebeurt tijdens het omzetten van mRNA naar eiwitten. Zo ontdekten de onderzoekers dat ribosomen elkaar helpen als er iets misgaat, een proces dat ze ‘ribosome cooperativity’ noemen. Deze methode en de bevindingen, gepubliceerd in Cell, geven belangrijke nieuwe inzichten in hoe eiwitten worden gemaakt en bieden andere onderzoekers een hulpmiddel om mRNA-translatie beter te onderzoeken. Ons DNA bevat genetische informatie die nodig is voor het functioneren van ons lichaam. Voordat ons lichaam deze informatie kan gebruiken, wordt het gekopieerd naar mRNA, een soort boodschappermolecuul. Het mRNA neemt deze informatie mee naar de ribosomen in de cel, die het vervolgens aflezen en er eiwitten van maken. Eiwitten zijn belangrijk voor allerlei processen in het lichaam. Het overzetten van genetische informatie naar eiwitten heet mRNA-translatie. Ribosomen in actie zien “Soms heeft het mRNA stukjes die lastig zijn te vertalen naar eiwit. We weten nog niet precies hoe ribosomen daarmee omgaan”, zegt Maximilian Madern, van de hoofdauteur van de studie. “Daarom wilden we een nieuwe beeldvormingstechniek ontwikkelen om beter te begrijpen hoe ribosomen hun taak uitvoeren en samenwerken.” De nieuwe techniek helpt onderzoekers om een individueel ribosoom voor een langere tijd te volgen tijdens mRNA-translatie. De video hieronder laat RNA’s zien die door ribosomen worden vertaald. Ze worden helderder naarmate de tijd verstrijkt, wat actieve vertaling aantoont. Zo verkregen Madern en zijn collega’s al gelijk nieuwe inzichten in hoe de ribosomen te werk gaan. “We zagen dat afzonderlijke ribosomen niet allemaal even snel werken en soms langdurige pauzes maken”, legt Sora Yang uit, mede hoofdauteur van de studie. Door hun verschillende snelheden kunnen ribosomen tegen elkaar botsen, wat de eiwitproductie kan vertragen. “Het was echt een uitdaging om deze snelheidsverschillen te detecteren”, vervolgt Yang. “Daarom werkten we samen met de groep van Marianne Bauer, computationele wetenschappers van de afdeling Bionanoscience aan de TU Delft. Met behulp van hun expertise konden we aantonen dat ribosomen inderdaad met verschillende snelheden werken.” Vastgelopen ribosomen Ook deden Madern en zijn collega’s een belangrijke ontdekking over botsingen tussen ribosomen—waarbij het ene ribosoom op het andere stuit door bijvoorbeeld een moeilijk stukje RNA of snelheidsverschillen. “We kwamen erachter dat korte botsingen niet meteen kwaliteitscontrole in de cel activeren”, zegt Madern. “Die controlemechanismen verwijderen normaal gesproken de vastgelopen ribosomen, maar wij zagen dat ze pas in werking treden als de botsing meerdere minuten aanhoudt.” Botsing zo slecht nog niet Tot hun verrassing vonden de onderzoekers dat deze tijdelijke botsingen juist gunstig kunnen zijn, in tegenstelling tot wat onderzoekers eerder dachten. Ribosomen lijken elkaar te ‘helpen’ om moeilijk te vertalen stukjes RNA te overwinnen, een fenomeen dat de onderzoekers ‘ribosome cooperativity’ noemen. “Hierdoor kunnen ribosomen korte botsingen op problematische stukjes RNA doorstaan zonder dat hun werk wordt onderbroken. Dit zorgt ervoor dat de eiwitaanmaak soepel verloopt.” Toepassing De nieuwe technologie biedt onderzoekers de mogelijkheid om ribosoomgedrag op individueel niveau beter te begrijpen. Door de dynamiek van mRNA-translatie te ontrafelen, kunnen we beter inzicht krijgen in cellulaire processen en de rol van eiwitaanmaak in gezondheid en ziekten. Publicatie Long-term imaging of individual ribosomes reveals ribosome cooperativity in mRNA translation. Maximilian F. Madern*, Sora Yang*, Olivier Witteveen, Jet Segeren, Marianne Bauer and Marvin E. Tanenbaum. 2025. Cell. * co-eerste auteur Marvin Tanenbaum is groepsleider bij het Hubrecht Institute, hoogleraar Genexpressiedynamiek aan de TU Delft en Investigator bij Oncode Institute.
