RNA-Interferenz

Was versteht man unter RNA-Interferenz (RNAi)?

RNA-Interferenz (RNAi) ist ein Mechanismus der posttranskriptionellen Genstilllegung (PTGS), bei dem kleine RNA-Moleküle den gezielten Abbau oder die Hemmung der Translation komplementärer mRNAs bewirken.

Was versteht man unter Cosuppression?

Cosuppression bezeichnet die gleichzeitige Abschaltung eines eingeführten Transgens und des entsprechenden endogenen Gens.

Welche Beobachtung führte zur Entdeckung der RNA-Interferenz?

Bei transgenen Petunien entstanden statt dunkelroter teilweise oder vollständig weiße Blüten, weil sowohl Transgen als auch endogenes Pigmentgen abgeschaltet wurden.

Warum spielt doppelsträngige RNA (dsRNA) eine zentrale Rolle bei RNAi?

Sie wird von Dicer erkannt und in siRNAs geschnitten, die den RNAi-Prozess auslösen.

Welche Funktion besitzt Dicer?

Dicer spaltet doppelsträngige RNA in etwa 21 Nukleotide lange siRNAs.

Was ist die Funktion des RISC-Komplexes?

Der RISC-Komplex bindet den guide strand einer siRNA oder miRNA und erkennt komplementäre mRNAs, die anschließend gespalten oder translational gehemmt werden.

Welche Funktion besitzt Argonaute 2?

Argonaute 2 ist die katalytische Komponente des RISC-Komplexes und spaltet die Ziel-mRNA.

Worin unterscheiden sich siRNA und miRNA?

siRNAs entstehen meist aus exogener oder langer dsRNA und besitzen meist vollständige Komplementarität zur Ziel-mRNA; miRNAs entstehen aus endogenen Vorläufer-RNAs und besitzen häufig nur partielle Komplementarität.

Warum ist RNAi ein homologieabhängiger Prozess?

Nur ausreichend komplementäre mRNA-Sequenzen werden von siRNA bzw. miRNA erkannt und gehemmt.

Warum sollte für RNAi möglichst ein nicht konservierter Genbereich gewählt werden?

Dadurch werden Off-Target-Effekte vermieden und nicht mehrere verwandte Gene gleichzeitig gehemmt.

Wie kann doppelsträngige RNA in vitro hergestellt werden?

Ein Genfragment wird zwischen T7- und T3-Promotoren kloniert; nach der Transkription hybridisieren Sense- und Antisense-RNA zu dsRNA.

Wie wird dsRNA in transgenen Pflanzen erzeugt?

Durch Expression eines invertierten Repeat-Konstrukts, das eine Hairpin-RNA (Stem-Loop-Struktur) bildet.

Welche Vorteile besitzt eine transgene RNAi-Linie?

Stabile Vererbung, langfristige Genstilllegung sowie gewebespezifische oder induzierbare Expression.

Warum eignet sich RNAi zur Untersuchung essenzieller Gene?

Weil RNAi meist nur einen Knockdown und keinen vollständigen Knockout verursacht und letale Effekte vermieden werden.

Welche biologische Funktion besitzt RNAi?

RNAi dient als natürlicher Abwehrmechanismus gegen RNA-Viren und reguliert die Genexpression.

Was ist eine künstliche miRNA (amiRNA)?

Eine gentechnisch erzeugte miRNA, deren Sequenz gezielt zur Regulation eines gewünschten Gens konstruiert wurde.

Mit welchen Methoden kann die miRNA-Expression bestimmt werden?

qRT-PCR, RNA-Seq, Northern Blot, Microarray und In-situ-Hybridisierung.

Vergleiche RNAi und CRISPR/Cas9.

RNAi wirkt auf mRNA und führt meist zu einem reversiblen Knockdown; CRISPR/Cas9 wirkt auf DNA und erzeugt meist einen dauerhaften Knockout.

Wie kann man mehrere Gene einer Genfamilie gleichzeitig mittels RNAi stilllegen?

Man wählt eine RNAi-Sequenz gegen einen hoch konservierten Sequenzbereich, der in allen Genen der Genfamilie vorkommt.

Warum enthalten RNAi-Konstrukte bevorzugt Exonsequenzen?

Weil Exons in der reifen mRNA verbleiben und daher von RNAi erkannt werden, während Introns herausgespleißt werden.

Warum ist RNAi häufig besser geeignet als ein vollständiger Knockout bei essenziellen Genen?

Weil RNAi die Genexpression nur reduziert und dadurch lebenswichtige Funktionen erhalten bleiben können.

In welchen Fällen kann man mittels RNAi mehrere Gene gleichzeitig stilllegen?

Wenn die Gene gemeinsame hoch konservierte Sequenzbereiche besitzen, gegen die eine gemeinsame RNAi-Sequenz gerichtet werden kann.

Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit RNAi mehrere Gene gleichzeitig hemmt?

Die Zielgene müssen eine ausreichend hohe Sequenzhomologie bzw. komplementäre Zielsequenz besitzen.