Was ist RNA?

Beginnen wir mit den Grundlagen. Die Desoxyribonukleinsäure (DNS) ist ein Molekül, mit dem Sie vielleicht schon vertraut sind; sie enthält unseren genetischen Code, den Bauplan des Lebens. Dieses essenzielle Molekül ist die Grundlage für das „zentrale Dogma der Biologie“, d. h. die Abfolge der Ereignisse, die für das Funktionieren des Lebens notwendig sind. Die DNA ist ein langes, doppelsträngiges Molekül, das aus Basen besteht und sich im Zellkern befindet. Die Reihenfolge dieser Basen bestimmt den genetischen Bauplan, ähnlich wie die Reihenfolge der Buchstaben im Alphabet zur Bildung von Wörtern verwendet wird. Die „Wörter“ der DNA sind drei Buchstaben (oder Basen) lang, und diese Wörter kodieren speziell für Gene, die in der Sprache der Zelle den Bauplan für die Herstellung von Proteinen darstellen.

Um diese Baupläne zu „lesen“, wird die doppelhelikale DNA aufgeschnitten, um die einzelnen Stränge freizulegen, und ein Enzym übersetzt sie in eine mobile Zwischenbotschaft, die Ribonukleinsäure (RNA). Diese Zwischenbotschaft wird als Boten-RNA (mRNA) bezeichnet und enthält die Anweisungen für die Herstellung von Proteinen. Die mRNA wird dann außerhalb des Zellkerns zu der molekularen Maschine transportiert, die für die Herstellung von Proteinen zuständig ist, dem Ribosom. Hier übersetzt das Ribosom die mRNA mit Hilfe eines anderen Wortes mit drei Buchstaben; alle drei Basenpaare bezeichnen einen spezifischen Baustein, eine Aminosäure (von denen es 20 gibt), um eine Polypeptidkette zu bilden, die schließlich zu einem Protein wird. Das Ribosom baut ein Protein in drei Schritten auf – während der Initiation, dem ersten Schritt, bringt die Transfer-RNA (tRNA) die durch den Drei-Buchstaben-Code bezeichnete spezifische Aminosäure zum Ribosom. Im zweiten Schritt, der Elongation, wird jede Aminosäure nacheinander durch Peptidbindungen verbunden und bildet so eine Polypeptidkette. Die Reihenfolge der einzelnen Aminosäuren ist entscheidend für die Funktionalität des künftigen Proteins; Fehler beim Hinzufügen einer Aminosäure können zu Krankheiten führen. Bei der Terminierung schließlich wird die fertige Polypeptidkette vom Ribosom gelöst und in ihren endgültigen Proteinzustand gefaltet. Proteine sind für die Struktur, Funktion und Regulierung der Gewebe und Organe des Körpers erforderlich; ihre Funktionalität ist scheinbar endlos.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts glaubte man, dass die Hauptaufgabe der RNA darin besteht, zwischen DNA und Proteinen zu vermitteln, wie wir oben beschrieben haben. In den letzten drei Jahrzehnten wurden diese lang gehegten Überzeugungen erschüttert. Wir haben erstaunliche Entdeckungen im Bereich der RNA-Biologie gemacht, von denen viele aus unseren eigenen Labors hier am RTI stammen. Im Jahr 1998 entdeckten Andrew Fire und Craig Mello vom RTI die RNA-Interferenz (RNAi), bei der doppelsträngige RNA bestimmte Gene auf der Grundlage bestimmter Sequenzen (Reihenfolge der „Wörter“) finden und ausschalten kann. Hierfür erhielten sie 2006 den Nobelpreis! Um mehr über RNAi zu erfahren und zu lernen, wie wir dieses Instrument zu einer therapeutischen Plattform entwickeln, lesen Sie bitte: Was ist RNAi?