Was ist RNA und wozu dient sie? Anwendung in Krebsdiagnostik und -behandlung

Was ist RNA?

RNA, Ribonukleinsäure lautet ihre vollständige Bezeichnung. Sie ist ein wichtiges Molekül mit langen Nukleotidketten.

• Ein Nukleotid enthält
• eine stickstoffhaltige Base,
• einen Ribosezucker
• und ein Phosphat.

Ebenso wie DNA ist RNA für Lebewesen lebenswichtig. RNA, DNA und Proteine sind die drei wichtigsten biologischen Makromoleküle, die für sämtliche Lebensformen erforderlich sind. In Zellen verläuft der Fluss genetischer Information von der DNA zur RNA und von dort zu Proteinen. Proteine sind die am intensivsten arbeitenden Bestandteile der Zelle. Sie spielen als Enzyme, als strukturelle Komponenten und bei zellulären Signalen eine äußerst wichtige Rolle.

DNA, Desoxyribonukleinsäure, wird als Bauplan der Zelle betrachtet. Sie trägt sämtliche genetischen Informationen, die für Wachstum, Ernährung und Vermehrung der Zelle erforderlich sind. Die Rolle der RNA besteht dabei darin, als Fotokopie der DNA der Zelle zu dienen. Wenn die Zelle ein Protein herstellen muss, aktiviert sie dessen Gen und produziert mehrere Kopien des entsprechenden DNA-Abschnitts als RNA beziehungsweise mRNA. Anschließend werden die vielen mRNA-Kopien verwendet, um den genetischen Code in Protein umzusetzen. Dadurch kann RNA die Proteinmenge erhöhen, die ein bestimmtes Gen zu einem Zeitpunkt liefert, und ermöglicht eine wichtige Kontrolle darüber, wann und wie viel Protein hergestellt wird.

- Die folgende Abbildungzeigt die Umsetzung der genetischen Information in Protein. Unsere genetische Information ist in Chromosomen gespeichert, die durch starke Faltung der DNA entstehen; dargestellt wird, wie RNA dabei als DNA-Vorlage fungiert.

Die Aufgaben der RNA sind sehr vielfältig und interessant. RNA kann auch als Enzym, sogenanntes Ribozym, chemische Reaktionen beschleunigen. Bei einer beträchtlichen Zahl klinisch wichtiger Viren wird die genetische Information durch RNA statt DNA getragen. RNA spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation zellulärer Vorgänge wie Zellteilung, Differenzierung, Wachstum, Zellalterung und Tod. Fehler in RNAs oder ihrer Regulation sind an Herzerkrankungen, bestimmten Krebsarten, Schlaganfall und weiteren bedeutenden menschlichen Erkrankungen beteiligt.

RNA-Stränge werden ständig aufgebaut, abgebaut und wiederverwendet. Anders als DNA ist RNA widerstandsfähiger gegenüber Schäden durch ultraviolette Strahlung (UV).

Die Hauptfunktion der RNA

Die wichtigste Aufgabe der RNA ist, den für die Herstellung von Proteinen benötigten genetischen Code vom Zellkern zum Ribosom zu übertragen. Dadurch verhindert sie, dass die DNA den Zellkern verlassen muss. So werden DNA und genetischer Code weniger geschädigt. Ohne RNA könnten keine Proteine hergestellt werden.

RNAs als Enzyme

Einige RNAs sind Enzyme. Es ist bekannt, dass RNAs komplexe Tertiärstrukturen annehmen und als Beschleuniger biologischer Prozesse, also Katalysatoren, wirken. Solche RNA-Enzyme werden Ribozyme genannt und weisen viele Eigenschaften klassischer Enzyme auf.

Anwendung von RNAs in Krebsdiagnostik und -behandlung

Die Proteinsynthese, also Proteinherstellung, wird auf genetischer Ebene durch Mikro-RNAs(miRNA) kontrolliert. Untersuchungen befassen sich damit, dass diese sowohl zur Hemmung der Vermehrung von Krebszellen als auch zur Krebsdiagnose eingesetzt werden könnten.

Einige Proteine wirken für Krebszellen wie ein Wachstumsfaktor und fördern so ihr Wachstum. Soll die Produktion eines bestimmten Proteins verhindert werden, kann eine gentechnisch speziell hergestellte Mikro-RNA während der Entstehung der Boten-RNA (mRNA) an diese mRNA binden. Der entstehende Komplex ist doppelsträngig. Unser Immunsystem erkennt frei vorliegende doppelsträngige DNA als Virus-DNA, greift sie an und beseitigt sie.

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