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Die Antisense RNA aRNA auch naturliches Antisense Transkript NAT genannt 1 ist eine einzelstrangige RNA die komplementar zu einer proteincodierenden Messenger RNA mRNA ist Man ordnet die aRNA den lncRNAs bzw ncRNAs zu 2 Sie spielt in Zellen bei Regulationsprozessen eine wichtige Rolle 3 wird aber auch in der Forschung immer haufiger als Tool fur einen Gene Knockdown eingesetzt 4 Translationshemmung durch Antisense RNA Inhaltsverzeichnis 1 Struktur 2 Wirkungsweg 2 1 Translation 2 2 Epigenetik 2 3 Aktivierung 3 Klassifikation 4 Verwendung amp Vorkommen 5 Literatur 6 Siehe auch 7 WeblinksStruktur BearbeitenDie Struktur von aRNA ist naturgemass der von mRNA ahnlich Allerdings weisen fast alle aRNAs Sekundarstrukturen wie stem loops und teilweise auch komplexere Tertiarstrukturen wie Pseudoknoten zwischen ebendiesen Sekundarstrukutren auf Diese Strukturelemente bestimmen die Abbaurate durch intrazellulare Ribonukleasen und auch die Rate mit welcher sich die aRNA mit der komplementaren RNA paart 5 6 Wirkungsweg BearbeitenDie aRNA kann auf verschiedene Arten und Weisen wirken Zumeist wirkt sie indem sie die Translation eines Gens unterbindet Sie kann aber auch epigenetisch oder aktivierend wirken Translation Bearbeiten Die mRNA wird vom Matrizenstrang der DNA transkribiert Der Nicht Matrizenstrang ist somit der codogene Strang Wird auch dieser der zum Matrizenstrang komplementare Strang transkribiert entsteht eine zur mRNA komplementare aRNA Die aRNA inhibiert durch Basenpaarung mit der komplementaren mRNA deren Translation in der Zelle Ein alternativer Wirkungsweg ist die Bindung der aRNA an die Bindestellen von miRNA und die damit einhergehende Stabilisierung der RNA Es wird vermutet dass dieser Mechanismus auch bei Alzheimer eine Rolle spielt 7 8 Damit wird die Genexpression einzelner Gene reguliert Epigenetik Bearbeiten Es ist bekannt dass aRNA auch epigenetisch wirken kann Hierbei sind zumeist langere aRNAs zu beobachten 9 Dies kann zum Beispiel durch die von aRNA induzierte Methylierung von CpG Islands im Genom verursacht werden Ein solcher Effekt wurde zum Beispiel im Zusammenhang mit der Erkrankung a Thalassamie 10 oder dem Silencing von X Chromosomen 11 nachgewiesen nbsp Epigenetische Wirkungswege von aRNA Aktivierung Bearbeiten Es ist auch moglich dass durch aRNA ein aktivierender Effekt hervorgerufen wird 12 Dies wird zum Beispiel erzielt indem die aRNA an die RNA einer Hairpinstruktur bindet und so eine in dieser verborgene Shine Dalgarno Sequenz freilegt und so die Translation ermoglicht Klassifikation BearbeitenAntisense RNA kann sowohl ein cis als auch trans wirkendes Element darstellen In ersterem Fall wird die aRNA vom komplementaren DNA Strang transkribiert So hat man haufig einen sehr hohen Grad oder eine komplette Komplementaritat und die aRNA besitzt nur eine einzige Ziel RNA 6 13 In letzterem Fall stammt die aRNA von einem weiter entfernten Gen Sie zeigen meistens einen geringere Grad an Komplementaritat weshalb die gebildeten Komplexe instabiler sind und teilweise Chaperone zur Stabilisierung des Komplexes erforderlich sind und mehrere RNAs das Ziel sein konnen 14 Neben dieser Einteilung kann eine Einteilung auch entweder nach dem Typ der Interaktion RNA DNA RNA RNA oder RNA Protein der Lange der aRNA die Grenze wird hier bei 100 bp gezogen oder nach dem Typ des betroffenen Promotors erfolgen 15 16 Zuletzt wird auch teilweise eine Klassifikation nach der Halbwertszeit der aRNA in der Zelle vorgenommen auch wenn die Bedeutung dieser der der Paarungsrate zwischen aRNA und mRNA untergeordnet ist 5 Verwendung amp Vorkommen BearbeitenAntisense RNA stellt eine naturliche Moglichkeit der Genregulation der Proteinbiosynthese dar Beim Menschen gibt es mindestens 1600 Antisense Gene beispielsweise der Insulin like growth factor 2 receptor IGF 2 Bei diesem Gen kann abhangig von genetischer Pragung ein zweiter Promotor am 3 Ende des Gens aktiv sein uber den Antisense RNA transkribiert wird Diese verhindert in der Folge die Translation beider Allele dieses Gens Der Phanotyp folgt also nicht der mendelschen Vererbungslehre Antisense Transkript treten bei mehr als 70 der Gene in cDNA Datenbanken Fantom 3 GenBank auf 17 Eingesetzt wird Antisense RNA zum Beispiel in der Biotechnologie beispielsweise bei der kommerziell wenig erfolgreichen Flavr Savr Tomate Hier wurde ein kunstliches Gen in die Tomate eingebracht das Antisense RNA gegen ein am Reifungsprozess beteiligtes Gen produziert das fur das Enzym Polygalacturonase codiert Hierdurch kann der Reifungsprozess der sogenannten Flavr Savr Tomate verzogert werden 18 Ein weiteres Beispiel ist die Kartoffelsorte Amflora bei der die Technik angewendet wurde um die Amylose Produktion der Kartoffel zu unterdrucken 19 Neben dem Einsatz in der Biotechnologie findet das System der Antisense RNA zunehmend Verbreitung in der Medizin und Pharmakologie Das erste Medikament das auf der Antisense Technik beruht und fur den Verkehr zugelassen wurde ist das Virostatikum Fomivirsen gegen das Cytomegalievirus Fur die Entwicklung von Antisense RNA Medikamenten erhielten C Frank Bennett neurodegenerative Erkrankungen und Adrian R Krainer bei Spinaler Muskelatrophie fur 2019 den Breakthrough Prize in Life Sciences Bei solchen therapeutischen Ansatzen wird zumeist versucht ein Gen durch aRNA stillzulegen Hierbei gibt es zwei Ansatze Zum einen kann eine aRNA fur eine Art Anti Gen erzeugt dass dann an die mRNA des Zielgens bindet Alternativ kann eine 15 bis 20 bp lange aRNA genutzt werden die eine spezifische Sequenz ansteuert was meistens bereits ausreichend ist Eine Moglichkeit ist hierbei das 5 Ende der mRNA zu attackieren und so eine Translation komplett zu unterbinden Genauso gut kann an eine beliebige andere Stelle innerhalb der mRNA gebunden werden was zumeist dieselbe Effektivitat hat 20 In der Molekular und Zellbiologie wird in vitro erzeugte Antisense RNA fur In situ Hybridisierungen eingesetzt Literatur Bearbeiten Farzaneh Modarresi Mohammad Ali Faghihi Miguel A Lopez Toledano Roya Pedram Fatemi Marco Magistri Inhibition of natural antisense transcripts in vivo results in gene specific transcriptional upregulation In Nature Biotechnology Band 30 Nr 5 Mai 2012 ISSN 1087 0156 S 453 459 doi 10 1038 nbt 2158 PMID 22446693 PMC 4144683 freier Volltext Jian zhong Xu Jun lan Zhang Wei guo Zhang Antisense RNA the new favorite in genetic research In Journal of Zhejiang University SCIENCE B Band 19 Nr 10 Oktober 2018 ISSN 1673 1581 S 739 749 doi 10 1631 jzus B1700594 PMID 30269442 PMC 6194357 freier Volltext Yutaka Eguchi Tateo Itoh Jun ichi Tomizawa Antisense RNA In Annual Review of Biochemistry Band 60 Nr 1 Juni 1991 ISSN 0066 4154 S 631 652 doi 10 1146 annurev bi 60 070191 003215 Joao F Menino Agostinho J Almeida Fernando Rodrigues Gene Knockdown in Paracoccidioides brasiliensis Using Antisense RNA In Host Fungus Interactions Band 845 Humana Press Totowa NJ 2012 ISBN 978 1 61779 538 1 S 187 198 doi 10 1007 978 1 61779 539 8 12 a b R W 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Morris Peter K Vogt Long antisense non coding RNAs and their role in transcription and oncogenesis In Cell Cycle Band 9 Nr 13 Juli 2010 ISSN 1538 4101 S 2544 2547 doi 10 4161 cc 9 13 12145 PMID 20581457 PMC 3040850 freier Volltext Cristina Tufarelli Jackie A Sloane Stanley David Garrick Jackie A Sharpe Helena Ayyub Transcription of antisense RNA leading to gene silencing and methylation as a novel cause of human genetic disease In Nature Genetics Band 34 Nr 2 Juni 2003 ISSN 1061 4036 S 157 165 doi 10 1038 ng1157 Jeannie Lee Lance S Davidow David Warshawsky Tsix a gene antisense to Xist at the X inactivation centre In Nature Genetics Band 21 Nr 4 April 1999 ISSN 1061 4036 S 400 404 doi 10 1038 7734 nature com abgerufen am 22 Oktober 2019 Vicent Pelechano Lars M Steinmetz Gene regulation by antisense transcription In Nature Reviews Genetics Band 14 Nr 12 Dezember 2013 ISSN 1471 0056 S 880 893 doi 10 1038 nrg3594 Koji Numata Yuki Okada Rintaro Saito Hidenori Kiyosawa Akio Kanai 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BearbeitenHamburger Bildungsserver Ein gentechnisch verandertes Lebensmittel Die Flavr Savr Tomate www transgen de Veranderte Pflanzenentwicklung Ausgereift und dennoch langer haltbar Memento vom 10 Dezember 2008 im Internet Archive vom 10 Dezember 2008 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Antisense RNA amp oldid 232632042