Dear readers,

to make my articles easier accessible for a broader audience, I decided to let some of them be translated. This one is a German translation of an article I wrote a while ago.
You can find the original post here.

This translation was done by @egotheist.

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Einleitung

Lange Zeit sahen Wissenschaftler die RNA nur als ein Mittel, mit dem die in der DNA gespeicherten Informationen in Proteine übersetzt wurden. Die RNA konnte man sich als eine Art Postboten vorstellen. Sie erhält geheime Informationen aus dem Zellkern, die sie jedoch nicht las. Anschließend transportiert die RNA diese Informationen zu einem Ribosom, welches diese Informationen entschlüsselt und die Befehle der DNA umsetzt. Die DNA war und ist das Zentrum der Molekularbiologie. Aber ist sie das zu Recht oder nicht viel eher doch nur eine Art Informationsspeicher? Viele argumentieren nun, dass diese Fähigkeit der DNA, Informationen zu speichern und weiterzugeben, ihr den Platz als Zentrum der Molekularbiologie zusichern würde. Doch diejenigen, welche die Hypothese, die RNA gehöre ins Zentrum unterstützen, argumentieren dagegen.

Biochemie für Dummies

Es ist nicht ungewöhnlich, dass die berühmtesten und bekanntesten Menschen nicht immer die talentiertesten oder begabtesten sind. Ich weiß nicht, was genau die Ursache dafür ist, doch es kommt ausgesprochen häufig vor. Der CEO eines Unternehmens ist in der Regel nicht der talentierteste, intelligenteste oder produktivste Mensch. Er ist einfach nur der CEO. Vielleicht wurde er das aufgrund seiner immensen Hingabe, seiner harten Arbeit und Ausdauer oder daran, dass womöglich hat er einfach nur tolle Haare. Ebenso sind die erfolgreichsten Menschen in der Regel nicht die klügsten oder brillantesten Menschen. Worauf will ich hinaus? Simpel.
Die DNA ist eine Berühmtheit in der Welt der Molekularbiologie. Die RNA ist relativ unauffällig und erhält daher nicht so viel Aufmerksamkeit. Folgt daraus etwa automatisch, dass die DNA ausgesprochen toll und großartig ist und RNA lediglich etwas, das am Rand des Spielfelds mitläuft? Ich bin allerdings anderer Ansicht.

Zwar kann ich die Fähigkeit der DNA, als Informationsspeicher zu fungieren, nicht ganz vernachlässigen, doch möchte ich darauf hinweisen, dass sie auch nicht mehr als genau das tun kann. Ist das irgendwie ein Problem? Nein. Aber warum bekommt sie trotzdem die ganze Aufmerksamkeit, wenn wir doch schon längst etwas zur Verfügung haben, was auch hervorragende Arbeit verrichtet und noch viel mehr Dinge erreichen könnte, von denen er nicht einmal träumen kann. Vielleicht sollten wir den Wissenschaftlern dafür die Schuld geben, oder wir sollten es einfach als einen Fall betrachten, in dem sich die DNA früher und besser verkauft hat als die RNA, aber das spielt jetzt keine Rolle mehr. Aber ganz ehrlich, scheiß auf DNA. Meiner Meinung nach gehört die RNA ins Rampenlicht. Also lasst uns dieses Gespräch in eine andere Richtung lenken.

Die Vielseitigkeit des RNA-Moleküls

Das ist wahrscheinlich wirklich der Punkt, an dem die RNA auf die DNA scheißt. Die RNA zeigt Vielseitigkeit, auf welche die DNA nur neidisch sein kann. Ich meine, RNA ist so unfassbar großartig, dass sie es wert ist, beneidet zu werden. Ich werde diese Vielseitigkeit der RNA ausdrücklich hervorheben, da ich ein Plädoyer gegen die DNA halte. In einem Prozess, bei dem ich keine andere Wahl habe, als diesen auch zu gewinnen. Zu Beginn wird es langweilig zu erfahren sein, dass die RNA auch als Informationsspeicher agieren kann, so wie es in der präbiotischen Welt erklärt wird (eine Welt, von der die DNA nicht einmal träumen kann, diese zu überleben). Ich werde daher mit einer anderen Sache beginnen. Vielleicht als Einleitung zu meinem Hauptpunkt, der danach kommt? Die RNA zeigt eine hohe Flexibilität, vor allem verglichen mit DNA, und zwar durch ihre Fähigkeit, sich so zu verformen, dass sie sekundäre Strukturen bildet.. Es ist daher wenig oder gar nicht verwunderlich, dass

Die RNA eine Katalyse durchführen kann

Ah ja. Die RNA kann als Katalysator wirken; ein Enzym, wenn man es so nennen will, oder, um meinen Standpunkt zu verdeutlichen, als Protein. Die DNA kann unmöglich als eines agieren. Dies ist einer der Gründe, warum die RNA in der präbiotischen Welt vor dem Protein entstanden ist. Ich meine mit der Verfügbarkeit eines Moleküls, das als Informationsspeicher fungieren und auch die Katalyse (selbst und andere) in Gang setzen und unter den Bedingungen der präbiotischen Erde stabil bleiben konnte, warum sollte man die DNA oder das Protein brauchen? Kein Grund, diese Versager zu fragen, würde ich sagen. Interessanterweise bildet die RNA eine Art Schutzschild, in dem Moleküle interagieren und katalysiert werden können. Es gab Bedenken, dass die RNA nicht in der Lage ist, geeignete aktive Stellen zu bilden, da sie keine Moleküle herauslässt, die zur Interaktion fähig sind, wie es Proteine tun, aber dies war nicht wirklich ein Anliegen der letzten Zeit, da die Proteine die aktiven Stellen der RNA stabil halten, ohne an der Katalyse teilzunehmen. Das Tüpfelchen auf dem i ist die Fähigkeit der RNA, praktisch alle Mechanismen zu nutzen, die von Enzymen in der Katalyse eingesetzt werden, was sie zu einem recht effizienten Katalysator macht. Wenn es um die katalytische Natur der RNA geht, könnte man meinen, ich würde extra einen Grund dafür suchen, dass es eigentlich keine gibt, aber ich möchte euch einen recht ironischen Fall zeigen.

Die Proteinsynthese ist ein recht komplexer Prozess, an dem viele Moleküle beteiligt sind. Wenn ich über die Synthese oder Bildung von Proteinen spreche, sollte sich ein aufmerksamer Leser diese als die Anpassung der Aminosäuren vorstellen, was eigentlich der Fall, aber in Wirklichkeit viel komplizierter ist. Ich meine, die ganze Komplexität der Proteinsynthese ist auf die Anpassung der Aminosäuren zu Proteinen ausgerichtet.
Diese Anpassung der Aminosäuren zu Proteinen ist ein enzymatisch katalysierter Prozess. Ratet mal, wie diese Katalyse entsteht? Die Antwort könnte offensichtlicher nicht sein: natürlich durch RNA; Das Ribozym. Man sollte bedenken, dass dieses Protein ein Enzym sein könnte (nachdem es natürlich posttranslational modifiziert wurde). Technisch gesehen katalysiert eine RNA also die Bildung eines Proteinenzyms. Wie viel ironischer könnte das noch werden?

Vielleicht fandet ihr die Fähigkeit der RNA, als Katalysator zu agieren schon beeindruckt. Wie wäre es, wenn ich euch jetzt noch etwas viel Spannenderes zeige?

RNAs haben eine einzigartige Fähigkeit, das sogenannte sequenzspezifische Targeting, bei dem eine RNA auf andere RNAs zielen und bei Bedarf Aktionen auslösen kann. Dies könnte dazu führen, dass eine posttranskriptionelle Modifikation wie das Splicing von RNAs zur Produktion einer funktionelleren RNA führt. Ich meine, die RNA kann ihre Pendants fein abstimmen, die DNA kann nur davon träumen, das zu tun. RNA bindet bestimmte Sequenzen, was sie manchmal durch bestimmte Enzyme besser erkennbar macht. Die umgekehrte Transkriptase nutzt dies ohnehin aus, sodass es manchmal beschissen ist (wie das deutsche Team es schon immer war). Die RNA wurde in den Prozess der X-Inaktivierung einbezogen, wobei angenommen wurde, dass sie ein Gerüst bildet, auf dem Proteine binden und somit zur X-Inaktivierung führen. Alles nur eine Hypothese, aber eine interessante, muss ich sagen. Das Konzept des sequenzspezifischen Targetings hat zu RNA-basierten Therapeutika geführt, zu denen ich jetzt übergehe.

RNA-basierte Therapeutika: Beweise für die Vielseitigkeit der RNA

RNA, dank ihrer Vielseitigkeit, hat eine zusätzliche und sehr wichtige Option für Ärzte bei der Bekämpfung von Krankheiten angeboten. Die Existenz von kleinen interferierenden RNAs (siRNAs), Antisense-RNAs, Mikro-RNAs (miRNAs), RNA-Aptameren, CRISPR-Guide-RNAs (gRNAs) und noch einigen anderen, hat den Einsatz von RNA in der Therapie zu einer Möglichkeit und in subjektiver Hinsicht zur Realität gemacht.
Es hat sich gezeigt, dass mRNAs verwendet werden, um eine Immunantwort als Impfmittel zu induzieren. Hier wird ein abgeschwächtes Virus nicht in einzelne, sondern unreife dendritische Zellen (das sind Zellen, die Antigene an das Immunsystem a.k.a antigenpräsentierende Zellen darstellen) werden ex vivo mit einer mRNA transfiziert, die für ein Antigen kodiert, sagen wir ein Tumorantigen, das dann in ein Individuum abgegeben wird. Eine Immunantwort wird ausgelöst, wenn die mRNA in ein Tumorantigen (ein Protein) übersetzt wird und diese Antwort von den Speicherzellen aufbewahrt wird. Im Grunde genommen ist es wie eine Impfung, aber viel eleganter. In den meisten Fällen wird dies getan, um mehr Immunreaktionen auszulösen, um eine bereits bestehende Bedrohung zu beseitigen. Es ist eher so, als ob man die Jungs dazu aufruft, sich dem Kampf anzuschließen, damit man eine gute Chance hat, zu gewinnen. Dies wird allgemein als mRNA-basierte Immuntherapie bezeichnet.

Eine weitere therapeutische Anwendung von RNA wird dort gesehen, wo nicht-kodierende RNA verwendet wird, um die Translation einer anderen mRNA zu hemmen. Eine gute Kenntnis der fortgeschrittenen Biologie lässt vermuten, dass keine Übersetzung = kein Protein. Warum sollten wir die Produktion von Proteinen stoppen wollen? Möglicherweise unter Bedingungen, bei denen ein bestimmtes Protein sich verformt und die weitere Synthese eingestellt wird, scheint das der Ausweg zu sein. Das wäre eine tolle Möglichkeit, Krankheiten wie die Prion-Krankheit, Alzheimer und Parkinson einzudämmen. Diese Erkrankungen scheinen aufgrund von Proteinfehlern aufzutreten.
Hier werden siRNAs und miRNAs massiv eingesetzt und dieser Prozess wird allgemein als RNA-Interferenz bezeichnet.

Was ist mit den Protein-antagonisierenden RNAs, allgemein bekannt als Aptamere, die bestimmte Proteine binden und deren Funktionsfähigkeit verhindern? Ich sehe das gerne als eine Möglichkeit, Proteine zum Schweigen zu bringen. Eine ziemlich interessante Anwendung wird bei Eingriffen bei Patienten mit Koronarsyndrom beobachtet, bei denen ein Katheter seinen Weg zum Herzen finden muss, um Substanzen abzugeben, die Blockaden anzeigen können. Das Blut muss ungeronnen bleiben, deshalb muss ein Gerinnungshemmer-Aptamer an Zielproteine verabreicht werden, die die Blutgerinnung verursachen. Cooles Zeug, meiner Meinung nach. Die Nebenwirkung ist, dass das Blut kontinuierlich fließt und Blutungen auftreten können, aber wir machen uns keine Sorgen, da ein Gegenmittel verabreicht werden kann und das Aptamer nicht mehr wirkt, sodass eine regelmäßige Blutstillung aufrechterhalten werden kann.

Die coolste therapeutische Anwendung von nicht-kodierender RNA (ncRNA) ist wohl, Gene zu bearbeiten. Aber nicht buchstäblich. Die ncRNA wirkt eher wie ein Leitfaden für Restriktionsendonukleasen, um bestimmte Teile eines Gens zu verändern. Gene können buchstäblich umprogrammiert und zu interessanten Proteinen gemacht werden. Dieser Prozess ist allgemein bekannt als ncRNA-vermittelte genetische Umprogrammierung. Verdammt cooles Zeug.

Abschließende Gedanken

Die RNA hat eine Vielseitigkeit gezeigt, die von der DNA nicht erreicht werden kann. Von ihrer Fähigkeit, als Katalysator zu fungieren, über ihre Fähigkeit, als Informationsspeicher zu arbeiten, bis hin zu ihrer einzigartigen Fähigkeit, an sequenzspezifischem Targeting beteiligt zu sein. Ich würde sagen, der Platz der DNA als Zentrum der Molekularbiologie ist eher ein Bluff als das, was er wirklich sein sollte. Der Standpunkt der RNA wurde dargelegt. Was bleibt von der DNA übrig? Nichts, darauf wette ich. Die RNA bleibt unübertroffen und doch auf dem Boden der Tatsachen. Die DNA
erinnert mich an Dele Alli (überbewertet und trotzdem gefeiert).

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Quellen

_{https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11017186
http://learn.genetics.utah.edu/content/basics/rna/
https://www.livescience.com/25988-rna-versatile-molecules.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378111993900466
https://www.nytimes.com/2006/06/20/science/20RNA.html
http://science.sciencemag.org/content/352/6292/1417.full
http://www.blackwellpublishing.com/allison/docs/sample_ch4.pdf
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074552111004595.}

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