MicroRNA

MicroRNAs wurden 1993 erstmals beschrieben; es handelt sich um kurze (21 bis 23 Nukleotide) hoch konservierte, nicht kodierende RNAs (beim Menschen sind derzeit > 1.200 verschiedene miRNA-Spezies bekannt), die eine wichtige Rolle in dem komplexen Netzwerk der Genregulation, insbesondere beim Gen-Silencing (Stilllegung von Genen) spielen. MicroRNAs regulieren die Genexpression hochspezifisch auf der post-transkriptionalen Ebene. Die biologischen Funktionen der meisten MicroRNAs sind derzeit noch unbekannt.

Bisher lag die Aufmerksamkeit hinsichtlich der miRNA auf ihrer Rolle bei der Hemmung (Silcening) der Genexpression (RNA-Interferenz RNAi). Die RNA-Interferenz (RNAi) ist ein evolutionär konservierter Mechanismus, durch den kleine doppelsträngige RNA (dsRNA- small interfering RNA) auch siRNA geannt - die Translation hemmen oder komplementäre mRNA-Sequenzen abbauen. Die Identifizierung von Merkmalen und enzymatischen Komponenten des RNAi-Wegs hat zum Design hocheffektiver siRNA-Moleküle für den Labor- und Therapieeinsatz geführt.

Die Funktion der MicroRNAs bei der Aktivierung der Genexpression wurde meist übersehen. Inzwischen konnte gezeigt werden, dass die kleinen RNA-Moleküle, ungeachtet ob als microRNAs (miRNAs) indigen produziert, oder ob  als synthetische dsRNAs exogen verabreicht, ein bestimmtes Gen auf sequenzspezifische Weise aktivieren können, anstatt es abzuschalten. Dieses Phänomen wird als RNA-Aktivierung (RNAa) bezeichnet. Wie RNAi zielt RNAa auf spezifische Gene durch Sequenzkomplementarität, wobei die Zielspezifität hauptsächlich durch das 5'-Ende des saRNA-Moleküls bestimmt wird. 

Versch. Studien lassen jedoch vermuten, dass jede miRNA einige mRNA-Moleküle regulieren kann und dass 20-30 % aller menschlichen Gene von miRNAs mitgesteuert werden. Es wird angenommen, dass miRNAs eine Bedeutung bei der Unterdrückung von zellulären Transformationen (z.B. bei der Tumorbildung) haben, da eine fehlerhafte Bildung von miRNA-Molekülen derartige Prozesse verstärkt.

Der zeitliche Verlauf von RNAa unterscheidet sich jedoch stark von dem von RNAi, wobei die Induktion der Genexpression 2-3 Tage nach der Transfektion erfolgt, im Gegensatz zu einigen Stunden bei der RNAi-vermittelten Suppression, und die Effekte von RNAa scheinen länger zu dauern (mindestens 10-15 Tage im Vergleich zu 5-7 Tagen bei RNAi). 

Damit ergibt sich ein paradoxes System von „Yin und Yang“, das zwei ursprünglich gegensätzliche, aber komplementäre Prinzipien beschreibt. Weiterhin ist eine Möglichkeit gegeben, Gene, die durch pathogene Einflüsse abgeschaltet wurden (silencing), durch saRNA Gen-spezifisch wieder einzuschalten.  Diese Eigenschaften von RNAa bzw. RNAi (RNA-Interferenz) belegen die Komplexität sowie die „Yin-Yang-Natur“ der Genregulation durch kleine doppelsträngige ncRNA.

1. Chen R et al. (2011) Up-regulation of VEGF by small activator RNA in human corpus cavernosum smooth muscle cells. J Sex Med 8: 2773-2780

2. Kuwabara T et al. (2004) A small modulatory dsRNA specifies the fate of adult neural stem cells., Cell 116: 779-793

3. Li LC et al. (2006)  Small dsRNAs induce transcriptional activation in human cells. Proc Natl Acad Sci U S A 103: 17337-17342

4. Sand et al.( 2009): MicroRNAs and the skin: tiny players in the body`s largest organ. J Dermatol Sci 53: 169-175