Gen-Silencing

Das Gen-Silencing (Gen-Stilllegung) ist ein natürlicher Vorgang aus der Genetik, bei dem die Nutzung und Umsetzung der in den Genen steckenden Erbinformationen, die Genexpression, gebremst wird. Beim Gen-Silencing erfolgt die Genregulation durch eine Hemmung der Übertragung (Transkription) einer genetischen Information von der DNA auf die mRNA (transkriptionelles Gen-Silencing) oder der nachfolgenden Übersetzung (Translation) der auf der mRNA gespeicherten Information in ein Protein (post-transkriptionelles Gen-Silencing).

Übergeordnet
Genregulation
Untergeordnet
Transkriptionelles Gen-Silencing Post-Transkriptionelles Gen-Silencing
Gene Ontology
QuickGO

Transkriptionelles Gen-Silencing

Transkriptionelles Gen-Silencing ist ein Resultat von epigenetischen Veränderungen der DNA (wie die DNA-Methylierung oder Histonmodifikationen) oder durch die Bindung von Repressoren an einen Silencer^[1] oder durch nichtcodierende Ribonukleinsäuren.^[2] Durch die Modifikationen von Histonenden wird eine Art heterochromatischer Zustand um das Gen geschaffen, welcher es der Transkriptionsmaschine (RNA-Polymerase, Transkriptionsfaktoren etc.) verwehrt, zu binden. Das klassische Beispiel ist das als Positionseffekt-Variegation (PEV) bezeichnete Phänomen. Es verändert den Chromatinzustand und kontrolliert somit die Transkriptionsaktivität des betroffenen Gens oder der Genregion.

Posttranskriptionelles Gen-Silencing

Mechanismus des posttranskriptionellen Gen-Silencings durch RNA-Interferenz

Als posttranskriptionelles Gen-Silencing (PTGS) werden die Prozesse bezeichnet, die erst nach der Transkription der genetischen Information von der DNA auf die übertragende mRNA stattfinden, z. B. vor und während der Translation. Zu den Formen des posttranskriptionellen Gen-Silencings zählen insbesondere der Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) und die RNA-Interferenz (RNAi).^[3][4] Während der Nonsense-mediated mRNA decay vorrangig der Vermeidung von Nonsense-Punktmutationen dient, ist die RNA-Interferenz ein überwiegend regulatorischer Prozess unter Beteiligung spezifischer RNA-Moleküle, wie miRNA und siRNA. Das posttranskriptionelle Gen-Silencing kann zu einem intensivierten Abbau der mRNA eines bestimmten Gens führen.^[5] Durch den Abbau der mRNA wird die Translation und somit die Bildung des spezifischen Genproduktes (meist ein Protein) verhindert. Darüber hinaus ist eine genspezifische direkte Hemmung der Translation als Folge des posttranskriptionellen Gen-Silencings möglich.

Weblinks

• MeSH Silencing Gen-Silencing

Einzelnachweise

1. N. Reynolds, A. O’Shaughnessy, B. Hendrich: Transcriptional repressors: multifaceted regulators of gene expression. In: Development. Band 140, Nummer 3, Februar 2013, S. 505–512, doi:10.1242/dev.083105. PMID 23293282.
2. B. Malecová, K. V. Morris: Transcriptional gene silencing through epigenetic changes mediated by non-coding RNAs. In: Current opinion in molecular therapeutics. Band 12, Nummer 2, April 2010, S. 214–222, PMID 20373265. PMC 2861437 (freier Volltext).
3. W. Filipowicz et al.: Post-transcriptional gene silencing by siRNAs and miRNAs. In: Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 3, S. 331–41. PMID 15925505 doi:10.1016/j.sbi.2005.05.006.
4. A. E. Martínez de Alba, E. Elvira-Matelot, H. Vaucheret: Gene silencing in plants: a diversity of pathways. In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1829, Nummer 12, Dezember 2013, S. 1300–1308, doi:10.1016/j.bbagrm.2013.10.005. PMID 24185199.
5. K. V. Morris: RNA-directed transcriptional gene silencing and activation in human cells. In: Oligonucleotides. Band 19, Nummer 4, Dezember 2009, S. 299–306, doi:10.1089/oli.2009.0212. PMID 19943804. PMC 2861411 (freier Volltext).