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RNA-Interferenz

RNA-Interferenz bei Eukaryoten

Zunächst wurde RNA-Interferenz bei Eukaryoten entdeckt - eigentlich ungewöhnlich, werden doch sonst viele genetisch Phänomene zunächst bei den einfacheren Prokaryoten entdeckt und aufgeklärt, beispielsweise die Genregulation nach dem Repressor-Operator-Prinzip.

Was versteht man nun unter dem Begriff RNA-Interferenz? Die Definition in der Wikipedia finde ich recht brauchbar:

"Die RNA-Interferenz (kurz RNAi oder auch RNA-Silencing) ist ein natürlicher Mechanismus in den Zellen von eukaryotischen Lebewesen, welcher der zielgerichteten Hemmung der Übersetzung (Translation) bestimmter genetischer Informationen in ein Merkmal dient."

Das Grundprinzip der RNA-Interferenz

In pro- und eukaryotischen Zellen gibt es mehrere verschiedene Mechanismen zur Regulation der Transkriptionsrate eines Gens. Zum Beispiel kann ein Repressorprotein so vor ein Gen setzen, dass die RNA-Polymerase keinen Zugang mehr hat. Dieses Prinzip haben wird am Beispiel des lac-Operons der Bakterien kennengelernt. Bei Eukaryoten sind Silencer und Enhancer bekannt, die die Transkriptionsrate bestimmter Gene erniedrigen bzw. erhöhen. Eine weitere Möglichkeit der Genregulation auf Transkriptionsebene ist die Methylierung bestimmter DNA-Abschnitte, die nicht oder nur vermindert transkribiert werden sollen.

Die RNA-Interferenz ist nun eine Regulation auf Translationsebene. Sie erinnern sich? Die Translation ist der zweite Schritt der Proteinbiosynthese. Bei der Transkription wird die DNA eines Gens oder eines ganzen Operons in Form von mRNA-Molekülen kopiert, und bei der Translation werden die auf der mRNA in Form von Basentripletts gespeicherten Anweisungen in eine Sequenz von Aminosäuren übersetzt. Bei der RNA-Interferenz lagert sich nun ein zur mRNA komplementäres RNA-Molekül an die mRNA an, so dass diese nicht von den Ribosomen translatiert werden kann. Ein effektiver Mechanismus der Translationskontrolle.

Auf die Einzelheiten dieses Mechanismus möchte ich an dieser Stelle nicht weiter eingehen und verweise auf die hervorragende und sehr detaillierte Darstellung in der Wikipedia.

RNA-Interferenz bei Prokaryoten

In einem spektrumdirekt-Artikel vom 03.11.2010 ist von RNA-Interferenz bei Prokaryoten die Rede. Und zwar werden Bakterien und andere Prokaryoten ja ständig von Viren angegriffen, die ihre DNA in die prokaryotische Zelle injizieren, um den Proteinsyntheseapparat der Wirtszelle zur Produktion neuer Viren umzuprogrammieren. Im Laufe der Evolution haben sich aber Gegenmaßnahmen bei den Prokaryoten entwickelt, um solche Viren-DNA zu bekämpfen.

Irgendwie sind manche Prokaryoten in der Lage, Viren-DNA, von denen sie einmal befallen worden sind, in ihre eigene DNA einzubauen. Auf diese Weise können typische Genabschnitte von vier, fünf oder mehr verschiedenen Viren in der Prokaryoten-DNA gespeichert werden. Bei jeder Zellteilung wird diese Viren-DNA natürlich mitkopiert und auf die Tochterzellen übertragen.

Es handelt sich hierbei nicht etwa um sogenannte Proviren. Das sind ja virale DNA-Abschnitte, die von den Viren selbst in die Prokaryoten-DNA integriert werden. Solche Proviren können unter bestimmten Umständen aktiviert werden und verhalten sich dann wieder wie normale Viren, sie programmieren die Zelle also um.

Die Bakterienzelle transkribiert diese "Virenmuster" ständig, dabei entstehen RNA-Moleküle, die in dem Artikel als crRNA bezeichnet werden. Wird eine Bakterienzelle nun von einem solchen Virus befallen, so setzt sich die entsprechende komplementäre crRNA an die eingedrungene Viren-DNA - und Schluss ist mit Lustig. Die Viren-DNA kann nicht transkribiert werden und ist damit wirkungslos.

Wer mehr über den Mechanismus der RNA-Interferenz bei Prokaryoten wissen will, geht auf die Vertiefungsseite

Interne Links:

RNA-Interferenz bei Prokaryoten, Vertiefungsseite zum Mechanismus