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RNA-Interferenz
22.2.2023
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S. 148 f. Ziel der RNA-Interferenz RNA-Interferenz Ablauf Basiskonzept: Steuerung und Regelung Blockierung oder Zerschneidung einer bestimmten mRNA -> kann nicht mehr als Bauanleitungen für ein Protein dienen -> Translation kann nicht stattfinden 1. Doppelsträngige RNA (dsRNA) -> entweder durch Viren oder selbstständig von Zelle transkribiert 2. DICER (Enzym) schneidet dsRNA im Zellplasma in kleine Stücke (ca.20-25 Basenpaare); wird siRNA (von Viren) oder miRNA genannt (je nach Herkunft) 3. RISC-Komplex bindet an miRNA/siRNA und trennt diese in zwei Einzelstränge auf 4. Leitstrang (entgegengesetzt zur Ziel-mRNA) bleibt erhalten -> passenger-Strang wird abgebaut 5. Der Leitstrang „führt" den RISC-Komplex nun zu der passenden komplementären Ziel-mRNA 6. Dockt daran an -> Komplex leitet nun Spaltung der mRNA ein oder verhindern die Bindung des Ribosoms für die Translation Folge • mRNA unwirksam -> Translation kann nicht stattfinden -> Proteine werden nicht gebildet Nutzung der RNA-Interferenz Virusabwehr - fremde RNA (2.B. durch einen Virenangriff) wird abgebaut Regulation der Genexpression - Kontrolle der Produktion von Genprodukten b a ------- dsRNA siRNA RISC DCL Zytoplasma d mRNA des Zielgens wird blockiert e und abgebaut Das war der allgemeine Ablauf, es wird aber noch zwischen der RNA-Interferenz bei Pflanzen und der RNA-Interferenz bei Meschen und Tieren unterschieden RNA-Interferenz bei Menschen/Tieren ● ● ● ● Zunächst wird zur mRNA, von beispielsweise eines Krebsgens, eine künstliche, komplementäre RNA von außen (bspw. in Form eines Medikaments) zugefügt. Nach der Hybridisierung zu einer dsRNA wird das Dicer-Enzym zugefügt, welches die dsRNA in kurze siRNA-Fragmente zerteilt. Diese siRNA bindet an das Enzym mRNase und es...
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Alternativer Bildtext:
entsteht der RISC-Komplex, nachdem das Teilstück der Krebsgen-mRNA abgespalten wurde. Nun bildet nur noch die künstliche mRNA-Sequenz der siRNA und das Enzym mRNase den RISC-Komplex. Dieser kann mit seiner siRNA-Sequenz an die mRNA des Krebsgens binden. Nach dieser Bindug zerteilt die mRNase des RISC-Komplexes die Krebsgen- mRNA. Entstehung ds-RNA mRNA eines Krebsgens doppelsträngige RNA (dsRNA) a künstliche, komplementäre RNA Hybridisierung Dicer-Enzym Zellkern Krebsgen b F K mRNA eines Krebsgens Pr RNA-Interferenz mRNase bindet mRNA-Fragment w wird dem Körper zugefügt siRNA kurzes RNA- Fragment (siRNA) 3 a) Herstellung von siRNA für die RNA-Interferenz, b) RNA-Interferenz zur Krebsbehandlung eines Menschen. bindet mwww bindet RISC-Komplex zerteilt die mRNA des Krebsgens RNA-Interferenz bei Pflanzen Pflanzen bilden aufgrund entsprechender Gene RNA-abhängige RNA-Polymerase- Enzyme (RdRP), die mRNA-Stränge komplementär zu einer dsRNA ergänzen, indem komplementäre Nukleotide angehängt werden. Dadurch wird die Translation verhindert. Die entstandene dsRNA wird anschließend durch ein Dicer-Enzym (engl. zerhacken) in kleine doppelsträngige Bruchstücke, sogenannte siRNA (small interferance RNA) zerlegt.Diese fungieren wiederum als Primer für weitere RdRP- Enzyme, indem sie komplementär an weitere mRNA-Stränge binden. positive Rückkopplung, die die Stilllegung des Gens aufrecht erhält je mehr siRNA's gebildet werden, desto mehr mRNA kann stillgelegt werden D Transkription Zellkern ● positive Rückkopplung mRNA RdRP JUNI 2 Modell für den Mechanismus der RNA-Interferenz bei Pflanzen dsRNA Translation Pflanzen Enzym Polymerase bindet an die mRNA des transkribierten Gens und ergänzt diese durch Anlagerung von komplementären mRNA-Nukleotiden zur dsRNA Vergleich der RNA-Interferenz bei Menschen/Tieren und Pflanzen Diese wird durch das Dicer-Enzym in kurze siRNA Fragmente umgesetzt Diese Fragmente dienen als Primer für die RNA-Polymerasen je mehr siRNA gebildet wird, desto mehr mRNA kann stillgelegt werden => positive Rückkopplung - die dsRNA bewirkt die weitere Bildung von siRNA dienen als Primer für RdRP Dicer-Enzym Menschen ● siRNA TITTE J 11177 TITTTY JILL mithilfe des Dicer Enzyms werden siRNA's bereitgestellt mRNase, die mithilfe von siRNA zu einem RISC-Komplex umgewandelt wird durch dessen Bindung an die mRNA des Krebsgens wird dieses unschädlich gemacht, durch Teilung oder Blockierung Konzentration des RISC-Komplexes wird nicht erhöht