RNA-basierte Regulation

RNA ist nicht nur ein Botenstoff zwischen Gen und Protein, sondern auch ein eigenständiger Regulator. Kleine und lange nicht-kodierende RNAs silenziert Gene, feinjustieren die Expression und steuern die Maschinerie, die die Genom-Produktion formt.

Definition

RNA-basierte Regulation ist die Kontrolle der Genexpression durch RNA-Moleküle, insbesondere nicht-kodierende RNAs wie Mikro-RNAs und kleine interferierende RNAs, die Zielgene durch Basenpaarung mit ihren Transkripten oder durch Steuerung regulatorischer Komplexe silenziert oder feinabstimmt.

Scope

Dieses Thema behandelt die RNA-Interferenz und die sie vermittelnden kleinen RNAs, Mikro-RNAs und ihre Feinabstimmung der mRNA-Stabilität und -Translation, kleine interferierende RNAs und Gen-Silencing, die vielfältigen Rollen langer nicht-kodierender RNAs sowie die Nutzung dieser Signalwege als Forschungswerkzeuge und Therapeutika. Es behandelt die posttranskriptionelle und RNA-gesteuerte Regulation; die Kontrolle auf Transkriptionsebene und die Chromatin-basierte Kontrolle werden in den angrenzenden Themen behandelt.

Core questions

• Wie löst doppelsträngige RNA ein sequenzspezifisches Gen-Silencing aus?
• Wie regulieren Mikro-RNAs die Stabilität und Translation von Boten-RNA?
• Was unterscheidet kleine interferierende RNAs von Mikro-RNAs?
• Welche Rolle spielen lange nicht-kodierende RNAs bei der Regulation?

Key concepts

• RNA-Interferenz
• Mikro-RNAs und Translationsrepression
• Kleine interferierende RNAs und Gen-Silencing
• Lange nicht-kodierende RNAs
• RNA-basierte Werkzeuge und Therapeutika

Mechanisms

Doppelsträngige RNA wird zu kurzen Leit-RNAs verarbeitet, die in Silencing-Komplexe geladen werden; diese Komplexe finden komplementäre Boten-RNAs und spalten sie entweder oder blockieren ihre Translation, und eine partielle Komplementarität durch Mikro-RNAs stimmt die Expression sanfter ab, während einige lange nicht-kodierende RNAs Gerüste bilden oder regulatorische Proteine an spezifische Loci rekrutieren.

Clinical relevance

RNA-Interferenz ist ein routinemäßiges Laborwerkzeug zum Herunterregulieren von Genen, und RNA-basierte Medikamente, einschließlich kleiner interferierender RNA-Therapeutika und Antisense-Oligonukleotide, sind mittlerweile für mehrere Krankheiten zugelassen, während dysregulierte Mikro-RNAs als Krebs-Biomarker dienen.

History

Ambros und Kollegen entdeckten die erste Mikro-RNA in den frühen 1990er Jahren, und Fire und Mellos Demonstration von 1998, dass doppelsträngige RNA passende Gene im Wurm potent silenziert, enthüllte den RNA-Interferenz-Signalweg, eine Arbeit, die 2006 mit dem Nobelpreis gewürdigt und schnell in der gesamten Biologie übernommen wurde.

Key figures

• Andrew Fire
• Craig Mello
• Victor Ambros

Seminal works

• fire1998

Frequently asked questions

Was ist RNA-Interferenz?

RNA-Interferenz ist ein natürlicher Signalweg, bei dem doppelsträngige RNA zu kurzen Leit-RNAs verarbeitet wird, die die Zerstörung oder das Silencing von Boten-RNAs mit einer passenden Sequenz steuern und so das entsprechende Gen abschalten.

Was bewirken Mikro-RNAs?

Mikro-RNAs sind kurze nicht-kodierende RNAs, die sich mit Ziel-Boten-RNAs paaren und deren Stabilität oder Translation reduzieren, wodurch die Zelle die Spiegel vieler Gene gleichzeitig feinabstimmen kann.