Neben den drei "Schulbuch-RNAs" (mRNA, tRNA und rRNA) gibt es zahlreiche weitere RNA-Typen, die erst in den 80er und 90er Jahren des letzten Jahrhunderts entdeckt worden sind. Auf dieser Seite wollen wir diese neuen RNA-Typen einmal kurz vorstellen, ohne aber allzu sehr auf die einzelnen Typen einzugehen [1]. Dies geschieht dann auf eigenen Webseiten dieser Homepage.
siRNA
Die siRNAs (short interfering RNAs) werden von eukaryotischen Zellen in einen Proteinkomplex eingebaut, der als RISC bezeichnet wird (RNA-induced silencing complex). Mit Hilfe der Basensequenz dieser siRNAs findet der RIS-Komplex eine mRNA mit komplementärer Basensequenz und leitet deren Abbau ein. Die Translation dieser mRNA wird damit verhindert.
Beschreibung
miRNA
Die miRNAs (micro RNAs) werden ebenfalls von eukaryotischen Zellen in einen Proteinkomplex eingebaut, der dann an mRNAs bindet. Allerdings muss die Basensequenz der mRNA nicht vollständig komplementär zur miRNA sein. Auch dieser Komplex verhindert eine Translation der mRNA und leitet oft auch einen Abbau derselben ein.
Beschreibung
piRNA
Die piRNAs (Piwi-interacting RNAs) spielen eine Rolle bei der Reifung männlicher Keimzellen.
Ein nicht kleiner Teil unserer DNA besteht aus sogenannten Transposons.
Transposons sind mobile genetische Elemente, nämlich kurze DNA-Stücke, die sich aus der Haupt-DNA heraustrennen und frei im Zellkern bewegen. Irgendwann setzen sie sich wieder in die Haupt-DNA, aber an eine andere Stelle als vorher.
Für Körperzellen stellen diese Transposons keine große Gefahr dar, wohl aber für Keimzellen, vor allem für männliche Keimzellen. Daher hat sich in den männlichen Keimzellen ein Mechanismus entwickelt, der einen Teil der Transposons unschädlich macht.
Die piRNAs sind komplementär zu bestimmten Basensequenzen der Transposons. Ähnlich wie siRNAs und miRNAs lagern sich die piRNAs an einen RISC-Proteinkomplex an und steuern diesen zu den Transposons. Allerdings werden die Transposoms nicht zerschnitten (alsol anders als bei siRNAs und miRNAs).
Das ist auch nicht ganz so leicht, weil die Transposons ja aus stabiler doppelsträngiger DNA bestehen und nicht aus einsträngiger RNA wie die mRNAs.
Vielmehr arbeiten die RISC/piRNA-Komplexe mit Methyltransferasen zusammen, welche die Transposons methylieren und damit eine Transkription derselben erschweren oder sogar unmöglich machen.
In weiblichen Keimzellen werden die Transposons übrigens von siRNAs blockiert.
psiRNA
Die psiRNAs sind siRNAs, die in Prokaryoten vorkommen. Diese RNAs sind komplementär zu Basensequenzen von eingedrungener Viren-DNA und lagern sich an diese an, um sie unschädlich zu machen. Die psi-RNAs sind Bestandteil des CRISPR-Systems, das inzwischen eine große Bekanntheit erreicht hat, weil man damit das Erbmaterial von Pflanzen und Tieren ohne großen Aufwand manipulieren kann.
lncRNA
Die lncRNAs (long non-coding RNAs) spielen eine wichtige Rolle bei bestimmten Prozessen in eukaryotischen Zellen, zum Beispiel bei der Inaktivierung von X-Chromosomen oder bei der genomischen Prägung.
Weibliche Säugetiere haben zwei X-Chromosomen, von denen aber in jeder Zelle einer stillgelegt wird. Ca. 300 Kopien einer langen, nicht-codierenden RNA (lncRNA) bedecken das inaktive X-Chromosomen und "locken" Methyltransferasen herbau, welche die Histone dieses X-Chromosoms methylieren. So wird die Transkription dieser Gene verhindert.
RNA-Interferenz bei Bakterien
Auf dieser Seite finden Sie eine interessante Graphik, die zeigt, wie sich Bakterien mit Hilfe einer reversen RNA gegen eingedrungene Viren verteidigen. Auch dies ist ein Beispiel für RNA-Interferenz.
Quellen, die über allgemeines Schulbuchwissen hinausgehen:
- Alfred Nordheim, Rolf Knippers: Molekulare Genetik, 11. Auflage, Thieme-Verlag Stuttgart 2018.
- Christine Gorman, Dina Fine Maron: "Die RNA-Revolution" in Spektrum der Wissenschaft Mai 2015.