Überblick
In dieser Vorlesung wird die RNA-Interferenz als natürlicher Mechanismus der Genregulation und als gentechnisches Werkzeug zur gezielten Genabschaltung vorgestellt.
Grundlagen der RNA-Interferenz
- RNA-Interferenz (RNAi) ist ein Prozess, der die Expression bestimmter Gene reduziert oder deren Genprodukte verhindert.
- Sie wird in der Biologie zur Genregulation bei Eukaryoten und in der Gentechnik eingesetzt.
- Ziel ist die spezifische Abschaltung von Genen, um deren Funktion zu untersuchen oder schädliche Proteine zu hemmen.
Anwendungsgebiete der RNA-Interferenz
- In der Forschung dient RNAi der Untersuchung von Genfunktionen, indem gezielt Gene abgeschaltet werden.
- In der Medizin kann RNAi zur Behandlung von Krankheiten wie Makuladegeneration eingesetzt werden, indem schädliche Proteine nicht mehr synthetisiert werden.
- Forscher manipulieren Gene oder ganze Organismengruppen, um deren biologische Rolle zu verstehen.
Molekularer Ablauf der RNA-Interferenz
- Die Proteinbiosynthese beginnt mit der Transkription von DNA zu prä-mRNA und endet mit der Translation zu Protein.
- Die RNA-Interferenz greift auf der Ebene der mRNA nach der Transkription ein.
- Doppelsträngige RNA wird von der Ribonuklease „Dicer“ in kurze siRNA-Fragmente geschnitten.
- Die siRNA wird mithilfe von TRBP in den RISC-Komplex eingeschleust.
- Das Argo-2-Protein im RISC-Komplex trennt die siRNA in Einzelstränge.
- Nur der Leitstrang der siRNA bleibt und bindet komplementär an Ziel-mRNA.
- Endonuklease-Aktivität im RISC-Komplex schneidet die Ziel-mRNA, sodass keine Translation mehr stattfinden kann.
Bedeutung und Einsatz in der Forschung
- RNA-Interferenz ist ein natürlicher, aber seltener Regulationsmechanismus.
- Sie wird gezielt im Labor angewendet, indem siRNAs in Zellen injiziert werden, um spezifische Gene auszuschalten.
- RNAi ist ein zentrales Werkzeug der molekularbiologischen Grundlagenforschung.
Wichtige Begriffe & Definitionen
- RNA-Interferenz (RNAi) — Mechanismus zur gezielten Hemmung der Genexpression durch Abbau von mRNA.
- siRNA (Small Interfering RNA) — Kurze, doppelsträngige RNA, die den Abbau von mRNA vermittelt.
- Dicer — Ribonuklease, die lange dsRNA in siRNA schneidet.
- RISC (RNA-induced silencing complex) — Proteinkomplex, der siRNA bindet und die Ziel-mRNA spaltet.
- Argo-2-Protein — Zentrales Protein des RISC-Komplexes mit Endonuklease-Aktivität.
- Endonuklease — Enzym, das RNA/DNA-Moleküle an spezifischen Stellen schneidet.
Action Items / Nächste Schritte
- Wiederhole die Stationen der Proteinbiosynthese (Transkription und Translation).
- Optional: Schaue dir ergänzende Videos zur Proteinbiosynthese zur Vertiefung an.