Die Mehrheit der mitochondrialen Transkripte in afrikanischen Trypanosomen muss editiert werden, um translatierbare mRNA-Moleküle zu generieren. Die Reaktion wird von einem makromolekularen Protein-komplex, dem sogenannten 20S Editosom, katalysiert. RNA-Editing zeichnet sich durch die Insertion und/oder Deletion von ausschliesslich U-Nukleotiden aus, und um die Reaktion zu initiieren müssen Editosomen mit den zu prozessierenden, prä-editierten mRNAs im Mitochondrium wechselwirken.

Die in Kapitel eins dokumentierten Experimente zeigen, dass 20S Editosomen unterschiedliche mitochondriale Transkripte mit nanomolarer Affinität binden können. Die korrespondierenden Assoziations- und Dissoziationsraten-Konstanten entsprechen dabei typischen Werten für die Wechselwirkung von RNA-Molekülen mit Proteinen. Die Editosom/RNA-Interaktion ist nicht diskriminativ, wodurch Editosomen in der Lage sind mit unterschiedlichen prä-editierten mRNAs, mit partiell editierten mRNAs, als auch mit guide RNAs zu interagieren. Immunogold-Markierungsexperimente in Kombination mit einer Visualisierung durch Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) zeigten, dass Editosomen eine einzige Substrat-RNA Bindestelle aufweisen. Dies legt nahe, dass beide Editing-Partial-reaktionen (U-Insertion /U-Deletion) in einem bifunktionalen reaktiven Zentrum ablaufen.

In Kapitel zwei werden die ersten Rasterkraftmikroskop-basierten Bilder von 20S Editosomen und 20S Editosom/RNA-Komplexen präsentiert. Die Darstellungen bestätigen, dass Editosomen eine einzige RNA-Bindedomäne haben. Fortführend zeigen die Daten, dass Editosomen eine bisher unbekannte, “chaperone”-artige RNA-Entwindungsaktivität exekutieren. RNA-Trankripte werden nach Bindung an den Proteinkomplex strukturell entwunden, letztlich um mehreren Editingkomplexen die Bindung an ein Substrat RNA-Molekül zu ermöglichen.

RNA-Editing stellt eine Voraussetzung für das Überleben afrikanischer Trypanosomen dar. Der Lebenzyklus der Parasiten zeichnet sich durch die zyklische Übertragung zwischen einem Säugetierwirt und Tsetse-Fliegen als übertragendem Insekt aus. Da RNA-Editing zwischen diesen beiden Entwicklungsstadien (Fliege/Säugetierwirt) reguliert wird, wurde in Kapitel drei untersucht, ob die Editingreaktion ebenfalls innerhalb des Zellzyklus des Parasiten reguliert ist. Hierzu wurden Editosomen von Zell-zyklus-sychronisierten Trypanosomenzellen der G1- und G2-Phase präpariert. Die Experimente zeigen, dass in beiden Zellzyklusphasen katalytische Aktivität nachweisbar ist. D.h. RNA-Editing ist innerhalb des Zellzyklus nicht reguliert.

Die basalen Reaktionsschritte der RNA-Editingreaktion wurden unter Verwendung eines biochemischen in vitro Systems identifiziert. Die Reaktion wird dabei in einem verdünnten, wässrigen Milieu durchgeführt, was ignoriert, dass die Editingreaktion in vivo innerhalb der Mitochondrien stattfindet. Mitochondrien zeichnen sich durch extreme makromolekulare “crowding”-Bedingungen aus. In Kapitel vier wird der Einfluss von verdünnten, “semiverdünnten” und “crowded” Reaktionsbedingungen systematisch untersucht. Die Experimente zeigen, dass sich die thermodynamischen Stabilitäten der prä-mRNA/gRNA-Hybrid RNAs ändern. “Crowded” Bedingungen stabilisieren die RNA-Moleküle. Gleichzeitig ändern sich die Assoziations- und Dissoziationsratenkonstanten für die Bildung der RNA/Editosom-Komplexe, was letztlich zu einer Inhibition der Reaktion führt. Hieraus ergibt sich, dass die Reaktion in vivo nicht diffusions-kontrolliert ablaufen kann. Die Ergebnisse legen einen Reaktionsweg nahe, bei dem die Substrat-RNAs der Editingreaktion von einer Prozessierungsmachinerie zur Nächsten weiter gereicht werden und nicht durch freie Diffusion migrieren.