Was ist Antisense-RNA?
RNA oder Ribonukleinsäure ist ein Molekül, das für alle Lebensformen von Bedeutung ist. Organismen mit DNA-Genomen machen Kopien ihrer Gene in einem RNA-Format. Der Organismus liest diese genauen Kopien, die "Sinn" machen, und bildet die richtigen Proteine. Antisense-RNA ist eine Sequenz, die der "Sense" -RNA entgegengesetzt ist. Durch das Festhalten an der "Sense" -RNA kann sie die korrekte Bildung von Proteinen blockieren. Obwohl Antisense-RNA in der Natur nicht weit verbreitet ist, findet sie Anwendung in Bereichen der Wissenschaft wie der Medizin und gentechnisch veränderten Organismen.
Der reguläre Prozess der Proteinproduktion beginnt damit, dass die DNA eines bestimmten Gens in die Messenger-RNA (mRNA) kopiert wird. Alle mRNA ist einzelsträngig. Ribosomen und Transfer-RNAs (tRNA) lesen dann die mRNA und bauen das Protein auf, für das das Gen kodiert.
Die Sequenz der mRNA ist essentiell für die Produktion des richtigen Proteins. Darüber hinaus lesen tRNA und Ribosomen nur Einzelstränge, keine Doppelstränge. Antisense-RNA ist selbst ein Einzelstrang, weist jedoch eine Basensequenz auf, die zu der Basensequenz in einer spezifischen mRNA komplementär ist.
Uracil (U), Adenin (A), Cytosin (C) und Guanin (G) bilden die verschiedenen Basen der RNA. Uracil bindet an Adenin und Cytosin an Guanin. Beispielsweise weist ein Teil einer mRNA, die CAU codiert, eine komplementäre Antisense-Sequenz von GUA auf. Die Antisense-Sequenz bindet an die mRNA und bildet einen doppelsträngigen Komplex.
Gentechniker haben dieses Konzept für die Schaffung veränderter Organismen als nützlich erachtet. Ein solches Beispiel ist die Tomate Flavr-Savr. Tomaten produzieren ein Enzym namens Polygalacturonase (PG), das die Früchte während der Reifung weicher macht. PG wird vom Tomatengenom codiert. Landwirte von gewöhnlichen Tomaten müssen sie pflücken, bevor sie vollständig reif sind, damit die PG die Früchte nicht weich werden lässt, bevor sie in den Supermarkt gelangen.
Flavr-Savr-Tomaten haben ein zusätzliches Gen, das von den Gentechnikern dort platziert wurde und das eine Antisense-Version der PG-mRNA produziert. Dieser Antisense-Strang haftet an der Mehrheit der von der Tomate produzierten PG-mRNA und blockiert dadurch die Produktion des PG-Enzyms. Dies verhindert, dass die Tomaten während der Reifung weich werden, sodass die Bauern Tomaten anbauen können, die schmecken und reif aussehen, aber nicht weich sind.
Antisense-RNA kann auch in der Medizin Anwendung finden. Einige Krankheiten, wie die Huntington-Krankheit, werden durch die Gene verursacht, die fehlerhafte oder unerwünschte Proteine produzieren. Menschen können nicht gezüchtet werden, um ein verändertes Genom wie Tomaten zu haben, aber Wissenschaftler können irgendwie Antisense-RNA oder ein Gen, das für Antisense-RNA kodiert, in die Zellen abgeben, die ein unerwünschtes Protein produzieren.
Die Verwendung eines Virus als Träger des Antisense-Gens oder die direkte Injektion der RNA in den Bereich sind mögliche Abgabemethoden. Ein Problem mit der Wissenschaft ist jedoch, dass die Optimierung der Zustellungsmethoden komplex ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die RNA möglicherweise nicht spezifisch genug ist, um nur auf die unerwünschte mRNA abzuzielen, eine Situation, die für den Patienten gefährlich sein könnte. Beispiele für Antisense-RNA in der Natur sind selten. Ein solches Vorkommen tritt beim Menschen und bei Mäusen auf, wo das von der Mutterseite vererbte Gen für den Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor-2-Rezeptor durch Antisense-RNA blockiert wird, die aus der väterlichen Version des Gens hergestellt wird.