Mechanistische Analysen zu Krankheits-korrelierten SNPs in ...

2 Einleitung
Zellen, die kleinsten lebenden Einheiten und notwendigen Bausteine für die Entstehung eines
Organismus, steuern auf der Grundlage ihres genetischen Materials biologische Prozesse.
So führt etwa ihr Zusammenschluss zur Entwicklung spezieller Gewebe und Organe,
deren Funktionen zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung eines funktionellen Organismus
unerlässlich sind. Die Entschlüsselung von zellulären Unterschieden zwischen einem gesunden
und einem durch Auftreten von Krankheiten geprägten Organismus ist wesentlicher
Bestandteil der biomedizischen Forschung. Das detaillierte Verständnis biologischer Prozesse
eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Entwicklung neuartiger molekularer Therapieansätze
und -strategien.
2.1 Genexpression
Als Genexpression wird der biologische Prozess bezeichnet, bei dem die genetische Information
in Form von DNA zunächst über die Transkription in RNA und anschließend durch
Translation in ein Protein übersetzt wird. Als Endprodukt entsteht ein biologisch wirksames
Makro-Molekül, das entsprechend seiner Funktion zur Ausführung oder Kontrolle zellulärer
Prozesse beiträgt.
Wie in der Abb. 2.1 schematisch gezeigt, wird zunächst ein DNA-Abschnitt in einen messenger
RNA (mRNA, Boten-RNA) - Vorläufer (prä-mRNA), der aus Introns und Exons besteht,
transkribiert. Durch Splicing der Introns und Anfügen eines 5’-Caps und eines 3’-Poly-
A-Schwanzes (Polyadenylierung) wird die prä-mRNA in die reife mRNA prozessiert. Diese
wird aus dem Zellkern in das Zytoplasma exportiert und dort durch Translation der Basensequenz
in die entsprechende Aminosäuresequenz das Protein gebildet. Durch alternatives
RNA Splicing können aus einer prä-mRNA verschiedene mRNAs und damit aus einem einzelnen
Gen unterschiedliche Protein-Varianten hervorgehen.
Neben den sogenannten house keeping Genen, die konstitutiv exprimiert werden, unterliegt
die Expression anderer Gene wiederum einer strengen Regulation. So wird beispielsweise
die Expression spezifischer Gene als Reaktion auf Zellstress, wie etwa Hitze oder UV-
Strahlung, induziert. Es existieren weitere Ebenen der Genregulation, z.B. die Signalweitergabe
zwischen Zellen, Chromatin-Modifikationen, mRNA-Splicing, -Polyadenylierung sowie
-Lokalisation und Mechanismen der Protein-Lokalisation, -Modifikation und -Degradation [1].
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