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Du kannst dir deine Zellen
wie eine Küche in einem gut besuchten Restaurant vorstellen.
Manchmal bestellt dein Körper Hühnchen.
Ein anderes Mal bestellt er Steak.
Deine Zellen müssen dauernd das produzieren,
was der Körper benötigt,
und zwar schnell.
Wenn eine Bestellung reinkommt,
schaut die Köchin im Kochbuch, also in deiner DNA,
nach einem Rezept.
Sie erstellt dann eine Kopie dieser Mitteilung
auf einem Stück Papier, der sogenannten RNA,
und bringt es zurück zu ihrer Arbeitsplatte, dem Ribosom.
Dort kann sie das Rezept in ein Gericht umwandeln
oder für deine Zellen in ein Protein,
indem sie den kopierten Anweisungen folgt.
Aber die RNA tut mehr für die Zelle,
als nur als Bote
zwischen einer Köchin und ihrem Kochbuch zu agieren.
Sie kann sich auch rückwärts bewegen und DNA-Material erstellen,
Aminosäuren zu ihren Zielen führen,
oder an einer RNA-Interferenz teilhaben, [Genregulation]
kurz RNAi.
Aber warte mal!
Warum sollte die RNA sich selbst behindern wollen?
Manchmal will eine Zelle nicht
die gesamte erstellte Boten-RNA in ein Protein umwandlen,
oder sie will die durch ein angreifendes Virus
injizierte RNA vernichten.
Sagen wir zum Beispiel in unserer zellulären Küche
möchte jemand seine Bestellung stornieren
oder sie beschließen, dass sie Bratkartoffeln anstatt Pommes wollen.
Dort kommt dann die RNAi ins Spiel.
Glücklicherweise haben deine Zellen die perfekten Messer
für genau diese Art von Aufgabe.
Wenn die Zelle lange, doppelsträngige DNA-Moleküle
entdeckt oder produziert,
dann zerschneidet sie diese Moleküle
mit einem Protein, das tatsächlich "Dicer" [Würfelschneider] genannt wird.
Diese kleinen RNA-Schnipsel
treiben in der Zelle herum
und werden vom sogenannten RISC,
dem RNA Induced Silencing Complex, aufgesammelt.
Er ist aus einigen unterschiedlichen Proteinen zusammengesetzt,
wobei die Wichtigsten die "Slicer" sind. [to slice = schneiden]
Dies ist ein weiteres treffend benanntes Protein
und wir werden gleich sehen warum.
RISC-Streifen halbieren diese kleinen Einheiten
doppelsträngiger RNA
unter Nutzung des Einzelstrangs, um die passende mRNA anzuvisieren,
dabei suchen sie nach Stücken, die zusammenpassen,
wie zwei Hälften eines Sandwiches.
Sobald das passende Stück der mRNA gefunden ist,
wird es durch das RISC-Slicer-Protein zerschnitten.
Die Zelle bemerkt dann,
dass komische RNA-Stücke eigenartiger Größe
herumschwimmen
und zerstört sie,
und verhindert dadurch, dass mRNA in Proteine umgewandelt wird.
Man hat also die doppelsträngige RNA,
die man zerschneidet,
welche die mRNA anvisiert,
und dann wird diese auch zerschnitten.
Voila!
Du hast die Expression verhindert
und sich selbst vor misslungenen Restaurantbesuchen bewahrt.
Aber wie hat jemand das alles herausgefunden?
Dieser Prozess wurde erstmals in Petunien entdeckt,
als Botaniker versuchten dunkelviolette Blüten zu züchten,
indem sie ein pigmentproduzierendes Gen in die Pflanzen einsetzten.
Aber anstatt dunklerer Blüten
entdeckten sie Pflanzen mit weißen Flecken
und keinerlei Pigmenten.
Anstatt die RNA zu nutzen, welche durch das neue Gen produziert wurde,
um mehr Pigmente zu erzeugen,
benutzten die Pflanzen es tatsächlich dazu,
den pigmentproduzierenden Weg umzukehren,
indem die RNA
von den ursprünglichen Genen der Pflanze mittels RNAi zerstört wurde
und dadurch pigmentfreie weiße Blüten hinterließ.
Wissenschaftler sahen ein ähnliches Phänomen
in den kleinen, als "C. elegans" bezeichneten Würmern,
und sobald sie herausfanden, was dort passiert war,
erkannten sie, dass sie die RNAi
zu ihrem Vorteil nutzen können.
Möchtest du sehen, was passiert,
wenn ein bestimmtes Gen in einem Wurm
oder einer Fliege entfernt wird?
Füge ein RNAi-Konstrukt für dieses Gen ein,
und Peng!
Es gibt keine Proteinexpression mehr.
Du kannst sogar kreativ werden
und diesen Effekt gerichtet auf bestimmte Systeme anwenden,
und Gene nur im Gehirn ausschalten
oder nur in der Leber
oder nur im Herz.
Herauszufinden, was passiert,
wenn man ein Gen in einem bestimmten System ausschaltet,
kann ein sehr wichtiger Schritt sein,
um zu verstehen, was dieses Gen eigentlich tut.
Aber die RNAi gibt es nicht nur, um zu verstehen,
wie Dinge geschehen.
Es kann auch ein sehr starkes, therapeutisches Hilfsmittel sein
und für uns eine Methode,
das zu manipulieren, was in unseren eigenen Zellen passiert.
Wissenschaftler haben dies in Experimenten
zu ihrem Nutzen in der Medizin eingesetzt,
einschließlich für gezielte RNA und Tumorzellen,
in der Hoffunung die krebsaulslösenden Gene auszuschalten.
Theoretisch kann unsere zelluläre Küche
eine Bestellung an Zellen auftischen,
die Krebs in sich tragen.