RNA Interference

00:00 Ein weiterer wichtiger Prozess, der kürzlich entdeckt wurde, bei dem alle RNAs ebenfalls eine Rolle spielen, ist ein sehr kritischer und interessanter Prozess, der RNA-Interferenz genannt wird.

00:10 Die RNA-Interferenz ist ein Prozess, der durch das Vorhandensein von doppelsträngiger RNA in der Zelle stimuliert wird.

00:19 Wie wir nun sehen werden, kann dies entweder geschehen, wenn die Zelle doppelsträngige RNA herstellt oder durch einen Virus, der eingedrungen ist.

00:26 Und die Invasion eines Virus, der die doppelsträngige RNA einbringt, ist ein sicheres Signal für ein Problems.

00:34 Die zwei verschiedenen Formen der doppelsträngigen RNA, die in der Zelle existieren können, sind als Mikro-RNAs oder miRNAs bekannt und diese haben zelluläre Ursprünge.

00:43 Die siRNAs oder schweigenden RNAs stammen von einer externen Quelle wie zum Beispiel einem Virus.

00:49 Nun stelle ich fest, dass auch Biotechnologen die doppelsträngige RNAs als Mittel zur Kontrolle von Genen für biotechnologische Zwecke nutzen.

00:59 Das ist also ein weiterer Weg, wie fremde siRNA in die Zellen gelangen kann.

01:05 Dieser Prozess ist in eukaryontischen Zellen weit verbreitet.

01:08 Es kommt in Pflanzen vor. Es kommt in Tieren vor und es spielt eine Vielzahl von Rollen.

01:15 Die bei diesem Prozess durchgeführten Aktionen werden als RNA-Interferenz oder RNAi bezeichnet.

01:20 Und was diese doppelsträngigen RNA-Moleküle bewirken, ist die Beeinträchtigung der Translation der Zielgene.

01:31 Die Möglichkeit, diese Technologie zu nutzen, um durch das Starten und Stoppen gezielt die Produktion von bestimmten Proteinen zu beeinflussen, ermöglicht es einem Forscher, unglaubliche Dinge zu tun. Aber noch wichtiger ist, dass es der Zelle ermöglicht, ihre Zellen vor Eindringlingen zu schützen und auch seine eigene Genexpression zu kontrollieren.

01:51 RNA-Interferenz wirkt durch die Stummschaltung der Genexpression und dieses Silencing ist, wie gesagt, ein Eingriff in die Art und Weise, wie Proteine hergestellt werden.

02:01 Dies geschieht vor allem durch das Auftreten einer doppelsträngigen RNA in der Zelle und es gibt ein Enzym namens Dicer.

02:12 Und genau wie ein Würfelschneider, den man vielleicht in einer Küche hat, ist es die Aufgabe dieses Würfelschneiders, die doppelsträngige RNA in mundgerechte Stücke zu zerkleinern und diese mundgerechten Brocken sind etwa 20 Basenpaare lang, wie wir sehen werden.

02:25 Diese 20 Basenpaare an dieser Stelle werden Silencing-RNAs genannt, wenn sie von einer externen Quelle stammen und Mikro-RNAs, wenn sie aus einer zellulären Quelle stammen.

02:37 Diese RNA-Stücke können durch den RNA-induzierten Silencing-Komplex oder was als RISC bekannt ist, gebunden werden. Jetzt werde ich Ihnen diesen ganzen Prozess in nur einer Minute verdeutlichen.

02:48 Diese Abbildung veranschaulicht den Prozess, den ich auf der vorherigen Folie in Worten beschrieben habe.

02:54 Wir können zwei Dinge sehen, die genau hier stattfinden.

02:55 Der Prozess auf der rechten Seite, der einen zellulären Prozess beschreibt, beginnt mit der Produktion von einer RNA, die eine doppelsträngige RNA bildet, um die von mir beschriebenen miRNAs zu erzeugen.

03:08 In dem Prozess auf der linken Seite haben wir einfach die dsRNA, die in der Zelle durch eine fremde Quelle erschienen ist, ob durch einen Virus oder durch einen Forscher, der es dort platzierte.

03:21 Ich werde mit dem Prozess auf der rechten Seite beginnen.

03:24 Die Zelle hat in ihrem Genom bestimmte Sequenzen kodiert, die bei der Transkription eine Struktur erzeugen, wie sie rechts zu sehen ist.

03:33 Diese doppelsträngige Struktur mit abhängenden Schwänzen und das Poly A, das Sie sehen, wird als pri-miRNA bezeichnet.

03:40 Der Name ist nicht wirklich wichtig. Aber diese pri-miRNA wird verarbeitet, um das herzustellen, was letztendlich zur miRNA wird.

03:49 Es gibt also ein Enzym namens Drosha, das einen Teil der Ins der pri-miRNA abschneidet und die kleinere Struktur, die Sie auf dem Bild sehen, erzeugt .

04:02 Die pri-miRNA wird dann aus dem Zellkern geschleust, wie Sie sehen können, wobei es an das Enzym, dem Dicer, angehängt wird.

04:10 An diesem Punkt werden die beiden Prozesse, die siRNA und die miRNA identisch werden.

04:17 Der Dicer nimmt den Doppelstrang pri-miRNA oder die doppelsträngige RNA, die Sie auf der linken Seite sehen, aus der fremden Quelle und zerhackt sie in die 20 Basenpaare-Sequenzen, die ich beschrieben habe.

04:33 Man sieht zum Beispiel einen perfekten Duplex auf der siRNA-Seite und eine Art nicht übereinstimmendes Duplex mit einer Ausbuchtung auf der miRNA-Seite.

04:43 Das ist sehr üblich für miRNAs.

04:47 Der Dicer schält nach dem Zerschneiden dieses in 20 Nukleotidblöcke dann einen der Stränge ab.

04:56 Und beim Abschälen dieses einen Stranges bleibt ein einzelner Strang siRNA oder eine einzelsträngige miRNA übrig, die dann vom RISC abgegriffen wird. Der RISC nimmt diese individuelle Sequenz und überträgt sie auf eine Boten-RNA.

05:14 Nun ist die Bedeutung der Tatsache, dass es an dieser Stelle nur einen einzigen Strang gibt, auf die Tatsache zurückzuführen, dass dieser einzelne Strang komplementär zu einer Ziel-Boten-RNA sein würde, wie wir noch sehen werden.

05:27 Nachdem der RISC einen Komplex mit dieser einzelsträngigen RNA bildet, spielt es an dieser Stelle keine Rolle, ob es sich um eine miRNA oder eine siRNA handelt.

05:35 Dieser RISC-RNA-Komplex geht dann auf die Suche nach Boten-RNA. Boten-RNAs kodieren natürlich für einzelne Proteine.

05:46 Wenn RISC eine Sequenz findet, die komplementär zu der RNA ist, die er transportiert, wird diese Sequenz mit der spezifischen Region in der Boten-RNA, wie Sie hier sehen können, gebunden.

05:56 Und dann spaltet eine enzymatische Aktivität im RISC-Komplex namens Argonaute tatsächlich die Ziel-Boten-RNA, wie Sie hier sehen können.

06:07 Die Spaltung der Ziel-Boten-RNA bedeutet nun, dass Sie die Kodierung für ein Protein zerstört haben.

06:14 Auf diese Weise kann das Protein, das von der Boten-RNA kodiert wurde, nicht mehr hergestellt werden.

06:20 Wie Sie sich vorstellen können, hat dies eine Reihe von Implikationen.

06:24 Dies hat ganz offensichtliche Schutzwirkungen für die Zelle gegen ein eindringendes Virus.

06:31 Wenn das eindringende Virus eine doppelsträngige RNA im Laufe seines Lebenszyklus herstellt, dann wird dieses siRNA-System die Produktion von gezielten Virusproteinen beenden.

06:44 Nun mag es ein wenig seltsam erscheinen, aber die miRNA spielt auch eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression, denn die miRNA hält in diesem Fall tatsächlich die Produktion eines zellulären Gens, das sonst dieses Protein herstellen würden, an. Und es mag sehr ineffizient für diese Zelle erscheinen, eine Boten-RNA herzustellen und dann die Boten-RNA gleich wieder abzubauen.

07:09 Aber das ist wahrscheinlich sinnvoller, als weiterhin ein Protein herzustellen, das die Zelle sonst nicht braucht.

07:15 Dieses miRNA-System ermöglicht also ein zusätzliches Maß an Schutz oder eine zusätzliche Ebene der Kontrolle der zellulären Genexpression.

07:25 Auf jeden Fall wird hier die Translation der Boten-RNA gestoppt.

07:29 Jetzt habe ich gezeigt, dass diese Verarbeitung nicht die RNA zerschneiden muss, es kann sich auch um eine einfache Bindung der miRNA- oder siRNA-Sequenz an die Boten-RNA und die Translation allein durch die Bildung dieses Duplexes handeln.