Mechanistische Analysen zu Krankheits-korrelierten SNPs in ...

1 Zusammenfassung
Das Auftreten genetischer Variationen beim Menschen kann ursächlich verantwortlich für
natürliche Unterschiede und gleichfalls an der Entstehung pathologischer Prozesse beteiligt
sein. Den quantitativ größten Anteil an genetischen Variationen machen Single Nucleotide
Polymorphisms (SNPs) aus. Die Identifizierung von SNPs und deren Korrelation mit Erkrankungen
des Menschen ist Gegenstand vieler aktueller Studien in den Feldern der Humangenetik
und molekularen Medizin.
Bei einer Vielzahl biologischer Prozesse nimmt die RNA-Interferenz, die Sequenz-spezifische
Repression der Genexpression, eine entscheidende regulatorische Rolle ein. Über die
Bindung einer miRNA an eine teilweise komplementäre Ziel-RNA kommt es post-transkriptionell
zur Suppression der Expression des Ziel-Gens. Das Auftreten von SNPs sowohl in
miRNAs als auch miRNA Ziel-Genen kann zu einer veränderten miRNA-Regulation führen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Analysen zum Einfluss von pathologisch relevanten
SNPs auf die miRNA-vermittelte Regulation durchgeführt, um mechanistische Einsichten in
zugrunde liegende molekulare Mechanismen einer möglicherweise durch den SNP verursachten
veränderten miRNA-Ziel-RNA-Interaktion näher zu untersuchen.
Dazu wurden zunächst Analysen mit dem AGTR1 SNP rs5186, der direkt in der Bindestelle
für miR-155 lokalisiert ist, durchgeführt. Die miR-155-vermittelte Regulation der beiden
AGTR1-Varianten wurde im Luciferase Reporter-Assay mit unterschiedlichen Längen
an AGTR1 Reportern und verschiedenen miRNA-Varianten analysiert. Die Ergebnisse ließen
vermuten, dass die AGTR1 RNA-Sekundärstruktur einen entscheidenden Einfluss auf
die differentielle miR-155-vermittelte Regulation beider AGTR1 SNP-Varianten hat. Mittels
Computer-basierter Vorhersagen sowie in vitro Strukturprobing-Experimenten wurden SNPkorrelierte
strukturelle Änderungen der AGTR1 RNA-Struktur detektiert. Anhand der aus
diesen Ergebnissen entwickelten Arbeitshypothese, dass SNP-korrelierte Änderungen der
Sekundärstruktur zur SNP-induzierten Dysregulation der miRNA-Regulation beitragen, wurden
weitere miR-SNPs, z.B. ESR1 SNP rs9341070, untersucht.
Beeinflusst ein SNP die RNA-Struktur derart, dass auch weiter entfernt liegende miRNA
Bindestellen von der Strukturänderung betroffen sind, so ist es denkbar, dass ein SNP über
seine unmittelbare Position hinausgehend Auswirkungen auf die miRNA-Regulation einer
mRNA haben kann. Dies wurde mittels Analysen des außerhalb mehrerer miRNA Bindestellen
lokalisierten MRAS SNP rs9818870 untersucht. Die Ergebnisse aus Reporter-Assays
unter Verwendung von miR-195 und Strukturprobing-Experimenten bestätigen zum einen
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