miRNAs in der Genexpression
miRNAs kommen natürlich im tierischen und pflanzlichen Organismus vor. Sie sind hochkonserviert und spielen eine große Rolle bei der Genregulation, speziell dem Gen-Silencing. Sie haben eine wichtige Funktion bei der Zelldifferenzierung und Dedifferenzierung, zum Beispiel bei der weiblichen Fruchtbarkeit und der Präimplantationsentwicklung. miRNAs sind wichtig für das Gleichgewicht zwischen Pluripotenz und Differenzierung im Embryo und in embryonalen Stammzellen. Für die Zukunft verspricht man sich durch den Einsatz von miRNAs zusammen mit Exosomen neue Biomarker und Behandlungsansätze von Unfruchtbarkeit oder degenerativen Erkrankungen. (Virant-Klun, Ståhlberg et. al 1).
microRNAs (miRNAs) sind nicht-kodierende kleine RNA-Moleküle, die auf eigenen Genen kodiert werden. Die Größenordnung variiert in der Literatur von 17 bis 27 bp Länge. Es wurde gezeigt, dass sehr viele protein-kodierende Gene durch miRNAs reguliert werden.
microRNAs wurden zuerst 1993 beschrieben anhand von lin-4 miRNA in C. elegans von Lee et al 3. In einer öffentlich zugänglichen microRNA Datenbank können sämtliche veröffentlichten miRNA Sequenzen sowie Kommentare und Erläuterungen dazu abgerufen werden (miRBase, derzeit über 28000 Einträge 4).
miRNA wird im Gegensatz zu siRNA in der Zelle auf eigenen pri-miRNA-Genen (primary microRNA) kodiert. Sie werden transkribiert, woraufhin eine sogenannte pri-miRNA entsteht. Diese bildet eine Haarnadelstruktur aus. Ein Mikroprozessor-Komplex (Bindeprotein und Drosha = RNase III) baut die pri-miRNA um zu einer pre-miRNA. Im Zytoplasma schneidet das Enzym Dicer die doppelsträngige Haarnadelstruktur der pre-miRNA in kleine einzelne Teile (ds-miRNA), die anschließend in Einzelstränge getrennt werden (fertige miRNA).
miRNAs regulieren die Expression von mRNA. Dabei binden sie am 3’-Ende (3’-UTR = untranslatierte Region) der komplementären mRNA-Sequenz. Dadurch kommt es zu einer Unterdrückung der Translation der Ziel-mRNA. Es kommt zum Gen-Silencing. Bei nur teilweiser Übereinstimmung der Bindesequenzen wird die Translation bestimmter Gene nur verlangsamt, aber nicht vollständig gehemmt.
Die Untersuchung der Expression von miRNA erfolgt normalerweise durch die reverse Transkription der RNA in cDNA und die anschließende Quantifizierung mit quantitativer RealTime PCR (qPCR). Eine Alternative stellen neue, spezielle Microarray-Plattformen dar oder die Rolling Circle-Amplifizierung (RCA).
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4 http://www.mirbase.org/index.shtml
