RNAi ist ein althergebrachter, natürlicher Mechanismus zur sequenzspezifischen Verteidigung gegen (virale) Gen-Modifikationen.
Die Stilllegung bestimmter Gene erfolgt im Allgemeinen durch Schneiden und Abbau der Ziel-mRNA. Sie kann aber auch aus einer Translations-Blockade der intakten mRNA resultieren oder aus einem direkten Angriff auf die DNA, also einer Transkriptions-Blockade. Welcher der Mechanismen gewählt wird, hängt von der Beschaffenheit der verschiedenen sRNAs ab. Hauptsächlich zählen hierzu die siRNA mit ihren Untergruppen sowie die miRNA. SiRNA oder ihre Vorstufen müssen in die Zelle geschleust werden und werden dort von der endogenen miRNA-Maschinerie übernommen. Die siRNA-Vorstufen (dsRNA) werden von dem Enzym Dicer zu ca. 20 nt langen siRNAs geschnitten. Dicer übergibt die siRNA an den Proteinkomplex RISC, der den sense-Strang der siRNA abspaltet, so aktiviert und zur Ziel-mRNA rekrutiert wird. Hier bindet die siRNA an die komplementäre Sequenz der mRNA und das Enzym Ago des RISC spaltet die mRNA, die dann im Weiteren entweder von der Zelle lysiert wird oder je nach Organismus als Vorlage für primed oder unprimed Synthese von neuer dsRNA durch RDRP dient.
Alternativ zur siRNA gibt es die miRNA, eine genompräsente sRNA-Form, die funktionell nicht von der siRNA zu unterscheiden ist. Sie wird jedoch aus Haarnadel-Vorstufen aus der DNA transkribiert und stellt so einen endogenen Genregulations-Mechanismus dar. Werden Haarnadel-RNAs von außen in die Zelle und ihr Genom gebracht, werden sie shRNA genannt. In jedem Falle entspricht ihre Prozessierung nach ihrem Export ins Cytoplasma der der siRNA.
Nach Art der RNA und Beschaffenheit der Zielzellen richtet sich auch die Wahl der Injektions-Methode der sRNA. Als Hauptprobleme hierbei gestalten sich das ortgenaue, organismusfreundliche Einbringen und die Stabilität der RNAi-Wirkung.
RNAi-Systeme konnten in vielen Fällen klinisch genutzt werden um die Genrepression als eine therapeutische Strategie für Krankheiten mit erhöhter Genfunktion zu gebrauchen. Hierzu zählen vor allem entzündliche und Virus-Erkrankungen, sowie Krebs. Neben hauptsächlich erfolgreichem Einsatz bei Nagern, gibt es bereits ebenfalls Erfolge in der Human-Therapie zu berichten.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Entdeckung und Historie
- 3. RNA-Interferenzen: Ablauf, Mechanismen und Resultate
- 3.1. siRNA
- 3.2. Spezielle siRNA- und Genrepressions-Formen
- 3.3. miRNA (und shRNA)
- 3.4. Weitere SRNA-Formen
- 4. RNAi-Methoden und ihre Grenzen
- 5. Ansatzpunkte zur Therapie mit RNAi
- 6. Diskussion
- 7. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit bietet einen umfassenden Einblick in die RNA-Interferenz (RNAi) und ihr vielversprechendes Potenzial für therapeutische Anwendungen, insbesondere in der Humanmedizin. Die Arbeit beleuchtet die Entdeckung und Historie der RNAi, erklärt deren Mechanismen und beschreibt die unterschiedlichen beteiligten RNA-Arten. Darüber hinaus werden die Methodik und Grenzen der RNAi-Anwendung in der Praxis sowie die aktuellen und zukünftigen Möglichkeiten der RNAi-basierten Therapie, zum Beispiel bei Virusinfektionen, erörtert.
- Entdeckung und Historie der RNAi
- Mechanismen und Ablauf der RNA-Interferenz
- Verschiedene RNA-Arten wie siRNA und miRNA
- Anwendungen und Grenzen der RNAi-Methodik
- Therapeutische Möglichkeiten der RNAi
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 stellt die RNA-Interferenz (RNAi) als ein relativ neues Feld der Wissenschaft vor, das eine bedeutende Rolle in der Regulation der Genexpression und im Schutz der Zelle spielt. Die Arbeit erläutert die potenziellen Anwendungsgebiete der RNAi, insbesondere in der Therapie von viralen, entzündlichen und krebserregenden Krankheiten.
Kapitel 2 gibt einen kurzen Überblick über die Entdeckung und die Geschichte der RNAi. Es werden die verschiedenen Bezeichnungen des Mechanismus in verschiedenen Organismengruppen, wie Pflanzen, Pilze und Tiere, vorgestellt.
Kapitel 3 befasst sich mit den Mechanismen und dem Ablauf der RNA-Interferenz. Hierbei werden die verschiedenen beteiligten RNA-Arten, wie siRNA und miRNA, erklärt und in ihrer Funktionsweise erläutert.
Kapitel 4 beschäftigt sich mit den Methoden und ihrer Anwendung in der Praxis. Es werden die Vorteile und Grenzen der RNAi-Technologie sowie die Herausforderungen und Lösungsansätze bei der praktischen Anwendung des Mechanismus beschrieben.
Kapitel 5 beleuchtet die Therapie mit RNAi und präsentiert Beispiele für erfolgreiche Anwendungen in der Virusbekämpfung. Es werden die aktuellen und zukünftigen Möglichkeiten der RNAi-Therapie dargestellt.
Schlüsselwörter
RNA-Interferenz, Genexpression, Regulation, siRNA, miRNA, Gen-Silencing, Therapie, Virusbekämpfung, PTGS, Co-Suppression, Quelling.
- Quote paper
- Anne Pytlik (Author), 2006, RNA-Interferenzen: Ablauf, Mechanismen und Resultate, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/151891
