Biochemische Charakterisierung der siRNA-vermittelten Erkennung ...

2 Einleitung
2.1 Über die Bedeutung der Genregulation Motivation dieser
Arbeit
Die Diversität der Organismen stellt eines der elementarsten Konzepte unseres Planeten dar.
Vielfältigkeit ermöglicht die Existenz aller Domänen des Lebens bis hin zu hoch komplexen
vielzelligen Organismen wie dem Menschen. Dabei besitzen die Zellen jedes Individuums die
identische genetische Ausstattung, unabhängig vom Entwicklungsstand, dem sie umgebenden
Gewebeverbund oder ihrem Zellzyklusstatus. Für die Embryonalentwicklung, Zelldierenzierung
und Antwort auf äuÿere Reize wie Stress oder Infektionen ist es essentiell, Transkriptom
und Proteom jeder Zelle zu regulieren. Dies erfolgt über die Aktivierung unterschiedlicher
genetischer Programme, woraufhin es zur Bildung spezialisierter Gewebe und Organe kommt
und gezielte Reaktionen auf Umwelteinüsse möglich sind. Die Regulation der Genexpression
ist hierfür essentiell.
Die Regulation kann dem Fluss der Information vom Gen über die mRNA zum Protein
folgend auf transkriptioneller, posttranskriptioneller, translationaler oder posttranslationaler
Ebene erfolgen. Dabei stellt die mRNA einen probaten Ansatzpunkt für regulatorische Prozesse
dar, beispielsweise über die Steuerung der Transkriptmenge. Vor wenigen Jahren wurde
ein fundamentaler und äuÿerst spezischer Mechanismus der posttranskriptionellen Genregulation
entdeckt: die RNA-Interferenz (RNAi). In kurzer Zeit gewann dieser Prozess enorm an
Bedeutung, nicht zuletzt dadurch, dass er bei der Regulation praktisch aller zentraler Prozesse
in einer Vielzahl von Organismen eine Rolle spielt. Die beteiligten nicht-kodierenden kleinen
RNAs machen die RNAi zu einem molekularbiologischen Universalwerkzeug. Trotz der rasanten
Entwicklung in den letzten 13 Jahren seit der Veröentlichung einer Publikation von
Andrew Fire und Craig Mello, die als die Grundsteinlegung zur Erforschung der RNAi gilt,
bleiben viele Fragen zum genauen Mechanismus unbeantwortet. Diese Arbeit möchte zu deren
Klärung einen Beitrag leisten.
In der folgenden Einleitung wird zunächst die historische Entwicklung und der Mechanismus
der RNAi beleuchtet (siehe Abschnitt 2.2). In Abschnitt 2.3 wird die zentrale katalytische
Komponente, das Argonaute (Ago) Protein in Struktur und Funktion vorgestellt, welches in
dieser Arbeit im Detail charakterisiert wird. Der sich anschlieÿende Abschnitt 2.4 beschreibt
die molekularen Grundlagen der beiden anderen essentiell an der RNAi beteiligten Komponen-
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