RNA-Interferenz

Andrew Fire und Craig Mello 2006 (Nobelpreis für Physiologie oder Medizin des Jahres 2006)

Als RNA-Interferenz, kurz: RNAi, bezeichnet man eine Interruption der Translation, d.h. der Übersetzung der Messenger-RNA (mRNA) in ein Protein. Über die RNA-Interferenz und das RNA-Silencing reguliert der Organismus seine Genexpression um z.B. eindringende Fremd-Nucleinsäuren (z.B. Viren) abwehren zu können. Dieses "Werkzeug"  ist bei allen  eukaryotischen Zellen ausgebildet. Bei der RNA-Interferenz handelt es sich also um eine Form der Genregulation, indem ein bereits transkribiertes Gen nicht oder nur in geringem Umfang in ein Protein umgesetzt wird (Gene-Silencing). Da die RNA-Interferenz in der Regel nach der Transkription einsetzt, wird sie auch als „Posttranskriptionelles Gene-Silencing“ (PTGS) bezeichnet.

Beim Gene-Silencing werden doppelsträngige RNA-Moleküle in der Zelle gebildet, die von Dicern (dsRNA-spezifischen Endonucleasen aus der RNase III-Familie), in kleine RNAs mit 18-25 Nucleotiden Länge gespalten. Diese Moleküle werden auch als siRNAs (small interfering RNAs) oder als micro-RNA (miRNA) bezeichnet. Die siRNAs werden dann als Einzelstrang von einem Dicer-assoziierten Protein in den RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) eingebaut, der sogenannte Argonaute-Proteine enthält und RNA abbauen kann, die zu der siRNA komplemtär ist - die siRNA entspricht also formal einer antisense-mRNA.

Bemerkenswerterweise ist das RNA silencing in Pflanzen nach einer Virusinfektion nicht auf die einzelne, virusbefallene Zelle beschränkt; vielmehr breitet sich das Signal von Zelle zu Zelle lokal oder auf eine ganze Pflanze aus. 

Die bekannteste RNAi  ist eher kurz (nur rund 20 Basenpaare lang) und verbindet sich mit den Argonauten (spezielle Proteine) um Gene zu regulieren - in den meisten Fällen um sie stillzulegen. Eigentlich machen die Argonauten die ganze Arbeit, sie werden von den RNAi nur an die richtige Stelle geleitet. Die RNAi findet ihre komplementäre mRNA , die Argonauten zerstückeln sie und machen sie unbrauchbar.     

1. Agrawal N et al. (2003) RNA interference: biology, mechanism, and applications. Microbiol Mol Biol Rev 67:657-685.
2. Han H (2018) RNA Interference to Knock Down Gene Expression. Methods Mol Biol 1706:293-302.