Epigenetics

RNA interference (RNAi)

Das durch doppelsträngige RNA (dsRNA) induzierte RNAi beschreibt Mechanismen, die Gene auf transkriptioneller, post-transkriptioneller und translationeller Ebene stumm schalten können. Bei der transkriptionellen Geninaktivierung werden die Regulationselemente der Gene durch epigenetische Veränderungen ausgeschaltet. Die post-transkriptionelle Stummschaltung resultiert aus dem spezifischen Abbau von mRNA und erfolgt immer dann, wenn die mRNA vollständig komplementäre Abschnitte zu der dsRNA aufweist. Ein Abbruch der Translation ereignet sich, wenn die mRNA zwar eine hohe aber keine vollständige Komplementarität zur dsRNA besitzt. Wegen der Vielfalt mit dem das RNAi in die Genregulation fast aller Eukaryonten eingreifen kann, zählt die Aufklärung der RNAi Prozesse heute zu den bedeutendsten Arbeiten in der Biologie und Medizin (siehe auch Nobelpreis für Medizin, 2006) Alle RNAi Mechanismen teilen sich zwar gemeinsame Komponenten, aber in den meisten Fällen sind für die transkriptionelle, die post-transkriptionelle und die translationelle Geninaktivierung verschiedene Mitglieder einer Enzymfamilie essentiell. Zu diesen Enzymklassen zählen hauptsächlich spezifische Formen der „Dicer“- (Dcr) oder „Dicer-like“-(DCL), „Argonaute“- (Ago) und „RNA-directed RNA polymerase“- (RDR) Proteine. Pflanzen verfügen über ein vollständiges und das vielfältigste Sortiment dieser Enzyme. Es ist deshalb verständlich, dass die meisten Erkenntnisse über das RNAi durch Studien pflanzlicher Systeme gewonnen wurden. Darüber hinaus akkumulieren Pflanzen alle Arten kleiner regulatorischer RNAs zu denen in erster Linie die „short interfering RNAs (siRNAs), die „micro RNAs“ (miRNAs) und die „trans-acting short interfering RNAs“ (tasiRNAs) zählen. Ein weitere Vorzug, Pflanzen als Modellsystem zu verwenden, beruht auf der Kenntnis unzähliger Pflanzenviren, von den die meisten für Proteine kodieren, die das RNAi unterdrücken können. Diese „silencing suppressor“ Proteine können genutzt werden, einzelne RNAi Prozesse aufzuklären. Sie können aber ebenso helfen, neue Strategien für die Herstellung virusresistenter Pflanzen zu entwickeln.



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