Kurze regulatorische RNAs
Kurze regulatorische RNAs wurden erst Ende
des 20. Jahrhunderts entdeckt. Sie sind 21-23 Nukleotide lang und
regulieren die Genexpression auf verschiedenen Stufen:
- sie bewirken die Bindung von Eiweissen
an bestimmte DNA-Regionen und via Modifikation von Histonen die
Veränderung der Chromatin-Struktur und der Genexpression auf
Stufe Transkription.
- sie hybridisieren an mRNA und regulieren deren Lebensdauer
und/oder Uebersetzung in Protein (Translation).
Biogenese von kurzer regulatorische
RNA:
- Neben Genen, welche für Proteine
oder rRNA und tRNA kodieren, gibt es noch Gene, welche für
sog. “microRNA" (miRNA) kodieren. Von diesen Genen werden
Vorläufer-RNAs abgelesen, welche auf sich selber
Doppelstrangstrukturen bilden können. Von diesen
RNA-Doppelsträngen wird durch einen Proteinkomplex (welcher
eine RNase namens DICER enthält) eine 21-23 Nukleotidpaare
lange Doppelstrang-RNA abgespalten und aus dieser miRNA
freigesetzt (wahrscheinlich durch RISC, siehe unten).
Beispiel:
Fig.: Vorläufer für eine humane miRNA. Der rote Anteil
ist die reife miRNA.
- Transcripte von gewissen DNA-Regionen werden durch eine
RNA-abhängige RNA-Polymerase in doppelsträngige RNA
überführt, von DICER in 21-23 Nukleotidpaare lange
doppelsträngige RNAs gespalten (siRNA, small interfering RNA) und diese vom
Proteinkomplex RISC (RNA-induced silencing complex) in
einzelsträngige kurze regulatorische RNAs
überführt.
Fragiles X-Syndrom und kurze regulatorische RNA:
- Das Fragile X-Syndrom ist eine Erbkrankheit, die nur bei
Knaben und Männern phänotypisch in Erscheinung tritt
(schwere Störungen der neuronalen Entwicklung und andere
Symptome).
- Diese Erbkrankheit beruht auf der Veränderung eines Gens
auf dem X-Chromosom. Das Gen kodiert für das Eiweiss FMR1.
- 2002 entdeckt: In der Fruchtfliege (Drosophila) ist FMR1 Teil
des Proteinkomplexes RISC! Dieser Befund impliziert (1) dass das
humane FMR1 ebenfalls mit RISC assoziiert sein dürfte und (2)
dassVeränderungen in der Bildung von kurzen regulatorischen
RNAs zu schweren physiologischen Störungen beim Menschen
führen können.
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