RNA Interferenz Ein altes Biomolekül sorgt für Überraschungen

RNA Interferenz

Ein altes Biomolekül sorgt für Überraschungen

Lange hatte man Ribonucleinsäuren (RNA) lediglich als genetische Boten-Moleküle (messenger-RNA, mRNA), als Vehikel des selektiven Transports von Aminosäuren zum Ribosom (transfer-RNA) und als interessante Relikte aus der Urzeit der chemischen Evolution (Ribozyme) betrachtet. Alles recht gut erforscht und damit fast schon ein bisschen langweilig. Erst vor wenigen Jahren stellte sich dann heraus, dass die RNA noch große Überraschungen birgt und dass sie – was man immer übersehen hatte – andere sehr wichtige Funktionen ausübt.

Bereits Anfang der 1990er Jahre war bei Studien mit pflanzlichen und tierischen Zellen aufgefallen, dass kurze RNA-Stränge die Übersetzung von Genen in Proteine hemmen können (gene silencing). Dahinter vermutete man das bekannte Antisense-Phänomen, bei dem sich komplementäre Basensequenzen auf der mRNA und auf hinzugefügten Nukleinsäure-Einzelsträngen zu Doppelsträngen vereinigen mit dem Ergebnis, dass das Ablesen der betreffenden mRNA blockiert wird.

Bei Gene Silencing-Experimenten am Rundwurm C. elegans in den Jahren 1996-1998 beobachteten Andrew Fire und Craig Mello jedoch eine drastische und völlig rätselhafte Verstärkung des hemmenden Effekts, wenn sie doppelsträngige RNA-Moleküle (dsRNAs) verwendeten. Die korrespondierenden mRNA-Moleküle fehlten dann, allenfalls Bruchstücke waren noch nachweisbar. Die Expression der zugehörigen Gene wurde damit sehr effektiv verhindert. Offensichtlich war ein anderer Mechanismus am Werk, bei dem doppelsträngige RNA-Moleküle die mRNA nicht einfach blockieren, sondern für deren Abbau durch Enzyme (Nucleasen) sorgen. Das Phänomen sollte später die Bezeichnung RNA-Interferenz (RNAi) erhalten und wurde schließlich auch bei anderen Organismen, z.B. der Fruchtfliege, dem Zebrafisch und in Säugerzellen gefunden.

Es stellte sich bald heraus, dass letztlich kleine dsRNA-Fragmente von 21 bis maximal 28 Oligonucleotiden Länge, so genannte small interfering RNAs (siRNAs), für die RNA-Interferenz verantwortlich sind. Und tatsächlich entdeckte Gegory Hannon 2001 eine Nuclease, Dicer (= Würfelspieler) genannt, die längere dsRNA-Moleküle in siRNA-Fragmente zerlegt. Biologisch gesehen macht ein solches Enzym auch Sinn, denn viele RNA-Viren bilden RNA-Doppelstränge. Ein Abwehrmechanismus, der das virale Erbgut schnell zerstört, ist für befallene Zellen von großem Vorteil.

 

 

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