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Eines der heißesten Themen in der Molekularbiologie zur Zeit sind ringförmige RNA-Moleküle bzw. circRNAs (für „circular RNAs“). Mittlerweile erscheinen wöchentlich neue Artikel dazu, kürzlich war ich Mitautor einer neuen Studie des Labors des Direktors des Berliner Institut für molekulare Systembiologie, einem führenden Experten für circRNAs: Analysis of Intron Sequences Reveals Hallmarks of Circular RNA Biogenesis in Animals.

Wie enstehen die circRNAs und was ist besonders daran? Grundsätzlich wird Boten-RNA (mRNA) als temporärer Informationsspeicher von Genen auf der DNA abgelesen. Die Gesamtheit aller Gene bildet das Erbgut. In allen komplexeren Lebewesen (also ungefähr Hefe aufwärts) wird mRNA in einem ersten Schritt vom gesamten Gen abgelesen, und in einem zweiten Schritt werden die für die fertige mRNA nicht benötigten Teile, die Introne, herausgeschnitten:

Gene structure de.svg

Gene structure von Gene_structure.svg: Daycd, traced by Stannered derivative work: Furfur – Diese Datei wurde von diesem Werk abgeleitet: Gene_structure.svg . Lizenziert unter CC BY-SA 3.0

Üblicherweise, bzw. davon ging man bis vor kurzem aus, werden die Exone also linear zusammengesetzt. Nun scheint es aber öfters zu geschehen, dass ein Ende eines Exons mit dem anderen Ende desselben Exons verbunden wird, sodass eine ringförmige RNA entsteht. Seit Beginn der 1990er gab es gelegentlich Publikationen die auf circRNAs eingingen, wirklich an Fahrt aufgenommen hat das Thema erst Anfang 2013. Biologische Funktionen für circRNAs sind noch kaum bekannt, aktuelle Studien gehen vor allem auf deren Entstehung und Eigenschaften ein. In unserem Artikel beschreiben wir zwei Beobachtungen.

Erstens werden die Nukleotidsequenzen in den Intronen beschrieben, die die Wahrscheinlichkeit einer Zirkularisierung des dazwischen liegenden Exons erhöhen. Auf Grund der Kenntnis dieser Sequenzen können neue, bisher unbekannte circRNAs vorhergesagt werden (einige Tausend, bei insgesamt ungefähr 25000 menschlichen Genen), 21 wurden experimentell getestet, wovon wiederum ungefähr drei Viertel nachgewiesen werden konnten. Es ist also davon auszugehen dass – bisher unbeachtet – sich Tausende solcher circRNAs in unseren Zellen herumtreiben. Zweitens haben wir gezeigt, dass ein bestimmtes Enzym, das die RNA-Sequenz verändern kann, die Entstehung der circRNAs zu einem gewissen Grade hemmt. Das kann daran liegen, dass das Enzym die für die Zirkularisierung notwendige Interaktion zwischen zwei Intronen (siehe hier das mittlere Bild) stört – entweder direkt, oder durch die Veränderung der RNA-Sequenz.

Soweit kurz zusammengefasst die Resultate dieser Studie. Darüber hinaus wirft das Thema der zirkulären RNAs eine wissenschaftstheoretisch interessante Frage auf. Das Bild oben ist eine Darstellung von Genen mit Intronen und Exonen, wie man sie seit Jahrzehnten in Lehrbüchern und Publikationen sieht. Klar, übersichtlich – und falsch. Denn biologische Moleküle sind nicht rechteckig, sondern höchst flexibel und vor allem in ständiger schneller Bewegung. Die Darstellung oben lässt es dagegen als selbstverständlich erscheinen, dass Exone linear zusammengesetzt werden, weil sie in der Zeichnung schon so angeordnet sind. Eine Zirkularisierung an sich ist aber nicht von der Struktur des Gens eingeschränkt, diese Darstellung kommt dem deutlich näher. Die Frage ist nun: hat die überall verbreitete Darstellung der Gene und Exone als gerade angeordnete Kästchen das Denken so eingeschränkt, dass circRNAs erst viel später entdeckt wurden als es technisch möglich gewesen wäre? Schlüssig beantworten lässt sich die Frage wohl nicht, sie zeigt aber auf, dass die Art und Weise, wie naturwissenschaftliche Erkenntnis dargestellt wird, den Fortgang der Forschung entscheidend mitbestimmen kann.

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