Mechanistische Analysen zu Krankheits-korrelierten SNPs in ...

2 Einleitung
benötigten.
Das detaillierte Wissen über den Einfluss von SNPs auf spezielle therapeutische Ansätze
kann somit zu einer verbesserten, individualisierten Behandlung beitragen.
2.7 RNA-Interferenz vermittelte Regulation der Genexpression
Als RNA-Interferenz (RNAi) wird die post-transkriptionelle Regulation der Genexpression
durch kleine, nicht-kodierende ganz oder teilweise Sequenz-komplementäre RNAs bezeichnet.
Die Sequenz-spezifischen Wechselwirkungen zwischen der kurzen RNA und einer ZielmRNA
führen dabei zur Suppression der Genexpression. Neben short interfering RNAs
(siRNAs) und microRNAs (miRNAs) wurde mit den PIWI-interacting RNAs (piRNAs) eine
weitere Klasse kleiner regulatorischer RNAs identifiziert. Letztere sind mit etwa 30 nt länger
als die etwa 22 nt langen siRNAs und miRNAs und agieren ausschließlich in Geschlechtszellen
[34, 35]. Während miRNAs im humanen Genom kodiert sind, wird die siRNA-vermittelte
Regulation der Genexpression im humanen System nur über exogen zugeführte dsRNAs
erreicht.
Als Regulator von Entwicklung und Differenzierung wurde 1993 lin-4 in C. elegans als
erste miRNA beschrieben [36], die Einführung des Begriffes miRNA erfolgte jedoch erst im
Jahr 2001 [37, 38]. Seitdem wurden miRNAs in vielen Organismen und deren wichtige Rolle
in der Entwicklung sowie in weiteren zellulären Prozessen, wie Differenzierung, Wachstum
und Zelltod, identifiziert [39, 40]. Mittlerweile sind bereits mehr als 1.500 humane miRNA-
Sequenzen in der miRBase-Datenbank aufgeführt (www.miRBase.org, aktueller Release:
November 2011). Während die meisten miRNA-kodierenden Regionen isoliert im Genom
kodiert sind, kommen andere miRNAs in Clustern vor, die als lange Vorläufer exprimiert und
in die einzelnen miRNAs prozessiert werden [38, 41]. Obwohl miRNAs nur etwa 1 % des
Genoms ausmachen [42], kontrollieren sie Schätzungen zufolge die Aktivität von mindesten
30 % aller Protein-kodierenden Gene [43, 44].
Die Abb. 2.3 zeigt schematisch die im Folgenden beschriebene miRNA- und siRNA-vermittelte
Regulation der Genexpression. Mittels RNA-Polymerase II (Pol II) wird zunächst die endogen
kodierte primary miRNA (pri-miRNA) transkribiert [45]. Diese wird von Drosha, einem
RNase III Enzym, in die etwa 70 nt lange precursor miRNA (pre-miRNA) prozessiert und
Ran-GTP-abhängig mittels Exportin-5 aus dem Kern in das Zytoplasma exportiert [46, 47].
Dort erfolgt mittels Dicer, ebenfalls einem RNase III Enzym, die Prozessierung zum miRNAmiRNA*-Duplex.
Die siRNA-Duplexe werden aus langen dsRNAs gebildet [48]. Nur einer
der beiden Stränge wird jeweils in den RNA induced Silencing Complex (RISC) geladen und
führt durch Bindung an die Ziel-mRNA zur Sequenz-spezifischen Repression der Expression
des Ziel-Gens. Die vollständige Komplementarität zwischen Ziel-RNA und siRNA induziert,
ausgehend vom 5’-Ende des siRNA guide Stranges, eine Argonaute2-vermittelte Spaltung
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