Arbeitsgruppe

Translational Epigenetik

RNA-vermittelte Genregulation umfasst hauptsächlich Geninaktivierungsprozesse, die unter dem Begriff RNA-Interferenz (RNAi) zusammengefaßt werden. In Eukaryonten wird RNAi durch doppelsträngige RNA (dsRNA) induziert. RNAi kann die Stummschaltung von Genen auf transkriptioneller, post-transkriptioneller und translationaler Ebene bewirken. Wegen der Vielfalt, mit der RNAi in die Genregulation fast aller Eukaryonten eingreifen kann, zählt die Aufklärung von RNAi-Prozessen auch heute noch zu den bedeutendsten Arbeiten in der Biologie und Medizin (siehe auch Nobelpreis für Medizin, 2006).

RNA-Interferenz

Bei der transkriptionellen Geninaktivierung werden die Regulationselemente der Gene durch epigenetische Veränderungen ausgeschaltet. Die post-transkriptionelle Stummschaltung resultiert aus dem spezifischen Abbau von mRNA und erfolgt überwiegend dann, wenn die mRNA vollständig komplementäre Abschnitte zu der dsRNA aufweist. Ein Abbruch der Translation ist meistens dann zu beobachten, wenn die mRNA zwar eine hohe aber keine vollständige Komplementarität zur dsRNA besitzt. Alle RNAi-Mechanismen teilen sich zwar gemeinsame Komponenten, aber in den meisten Fällen sind für die einzelnen Geninaktivierungsprozesse spezifische Mitglieder verschiedener Enzymfamilie essentiell. Zu diesen Enzymklassen zählen hauptsächlich Varianten der "Dicer"- (DCR) oder "Dicer-like"-(DCL), "Argonaute"- (AGO) und "RNA-directed RNA polymerase"- (RDR) Proteine. Pflanzen verfügen über ein vollständiges und das vielfältigste Sortiment dieser Enzyme. Darüber hinaus akkumulieren Pflanzen zahlreiche Arten kleiner regulatorischer RNAs zu denen in erster Linie "small interfering RNAs" (siRNAs), "micro RNAs" (miRNAs), "trans-acting siRNAs" (ta-siRNAs) und "natural antisense transcript siRNAs" (nat-siRNAs) zählen. Es ist deshalb naheliegend, Pflanzen als Modellsystem für die Untersuchung von RNAi-Mechanismen zu verwenden.