Name: Laetitia Loska, 2022-01

 

Erklärung der Antisense-RNA und ihrer Technik 

Die Antisense-RNA (aRNA) ist eine einsträngige RNA, die komplementär zur Messenger-RNA (mRNA) ist. Im ersten Schritt der Proteinbiosynthese (der Transkription) wird die Basensequenz des codogenen DNA-Stranges in die Messenger-RNA überschrieben. Wird diese mRNA über Wasserstoffbrückenbindungen komplementär ergänzt, so nennt man den neu ergänzten RNA-Strang Antisense-RNA (aRNA).

Durch Anlagerung der aRNA an die mRNA wird die Translation der mRNA blockiert, da die mRNA nicht mehr an die Ribosomen binden kann und somit nicht abgelesen werden kann. Folglich wird die Expression des zugehörigen Gens verhindert. 

 

Autor: Robinson R; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Antisense_DNA_oligonucleotide.png;  Creative Commons Attribution 2.5 Generic

Die Antisense-RNA ist zum einem eine natürliche Möglichkeit der Genregulation während der Proteinbiosynthese. Der Mensch besitzt mindestens 1600 Antisense-Gene. Ein Beispiel hierfür ist der Wachstumsfaktor Insulin-like growth factor 2 receptor (IGF-2), welcher in der frühen Zellentwicklung eine wichtige Rolle spielt. Bei diesem Gen kann am 3‘-Ende ein zweiter Promotor liegen, über welchen die Antisense-RNA transkribiert wird.

Zum anderen wird die Antisense-RNA gezielt in der Gentechnik verwendet. Sie wird Antisense-Technik genannt. Dabei wird die aRNA synthetisch hergestellt und meist mittels Liposomen direkt in die Zellen eingeführt. 

Liposomen sind kleine Vesikel, deren Hülle aus einer Lipiddoppelschicht besteht. 

 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liposome.png

Die Problematik bei der Antisense-Technik ist, dass sich die aRNA wie auch andere RNA-Moleküle sehr schnell  abbaut.

Eine andere Möglichkeit in der Gentechnik ist, ein Gen in die Zelle einzubauen, welches die Antisense-RNA codiert und sie ständig nachbildet.

 

Anwendungsmöglichkeiten

1) In der Medizin: 

Es gibt Antisense-Medikamente gegen Virus-, Krebs- und Herzgefäßerkrankungen. Das erste Medikament, welches nach der Antisense-Technik hergestellt wurde, war Fomivirsen. Dabei wurde eine bestimmte Antisense-Nukleotidsequenz synthetisch hergestellt, welche komplementär zur mRNA des MIE-Gens (=Major immediate-early Gen) ist. Das MIE-Gen codiert das Cytomegalievirus (CMV). Durch Anlagerung der passenden aRNA an die mRNA des MIE-Gens kommt es zum Knock-Out des Gens, d.h. eine Erkrankung am Vrius wird verhindert.

 

2) In der Molekular- und Zellbiologie

Zum einem wird die Antisense-RNA bei der In-situ-Hybridisierung verwendet, bei der durch radioaktiv markierte aRNA bestimmte DNA- oder RNA-Abschnitte in Geweben oder in einzelnen Zellen nachgewiesen werden können. Zum anderem wird die Antisense-RNA bei der Untersuchung der Funktion spezieller Gene genutzt. Wenn die Expression eines Gens gezielt durch die aRNA verhindert wird, kann ermittelt werden, welche Funktion das Gen normalerweise erfüllen soll. 

 

3) In der grünen Gentechnik 

Ein klassisches Beispiel für die Antisense-Technik ist die Flavr-Savr-Tomate (auch Antimatsch-Tomate genannt). Die Expression des Gens, welches das Enzym Polygalacturonase codiert, wird durch eine passende aRNA verhindert. Das Enzym Polygalacturonase ist normalerweise für den Abbau von Pektinen zuständig. Pektine sind Kohlenhydrate, welche Bestandteil pflanzlicher Zelle sind. Die Pektine festigen und regulieren den Wassergehalt der Zellwände. Wird das Enzym Polygalacturonase durch die Anlagerung der aRNA nicht expressioniert, so werden die Pektine nicht abgebaut und folglich ist die Tomate beständiger und wird nicht so matischig. 

Antimatsch Tomate

ANtimatschtomate

Ein weiteres Beispiel aus der grünen Gentechnik ist die Kartoffelsorte Amflora. Mit Hilfe der Antisense-Technik wird die Amylose-Synthese verhindert. Amylose ist ein Bestandteil von pflanzlicher Stärke (macht 20-30% aus). Der andere Bestandteil von Stärke ist Amylopektin (70-80%). Wird die Amylose-Synthese durch die Antisense-Technik verhindert, so besteht die pflanzliche Stärke nur noch aus Amylopektin (große, stark verzweigte Moleküle). Amylopektin besitzt eine gute Wasserbindefähigkeit und -löslichkeit, weshalb es für Kleister, Klebe- und Schmierstoffe sowie für die Papierherstellung genutzt wird.

 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amflora_mechanism.svg#file

 

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