Was sind eigentlich microRNAs (miRNAs)?

microRNAs (miRNAs) sind kleine, nicht-kodierende RNA-Moleküle mit einer Länge von etwa 18 bis 25 Nukleotiden. Sie spielen eine entscheidende Rolle in der Genregulation (Epigenetik), indem sie die Translation von Messenger-RNA (mRNA) hemmen oder deren Abbau fördern. Dadurch beeinflussen sie zahlreiche zelluläre Prozesse, darunter Zellwachstum, Differenzierung, Apoptose und Entwicklung.

Biosynthese von microRNAs

Die Biosynthese von miRNAs erfolgt in mehreren Schritten:

1. Transkription: miRNAs werden zunächst als primäre miRNA (pri-miRNA) durch RNA-Polymerase II oder III transkribiert.
2. Prozessierung im Zellkern: Das Enzym Drosha spaltet die pri-miRNA in eine ca. 70 Nukleotide lange Vorläufer-miRNA (pre-miRNA).
3. Transport ins Zytoplasma: Die pre-miRNA wird durch Exportin-5 in das Zytoplasma transportiert.
4. Reifung im Zytoplasma: Das Enzym Dicer verarbeitet die pre-miRNA zu einem ca. 22 Nukleotide langen, doppelsträngigen miRNA-Duplex.
5. Integration in den RISC-Komplex: Eine der beiden Stränge wird als Leitstrang in den RNA-induzierten Silencing-Komplex (RISC) integriert, während der andere Strang abgebaut wird.
6. Genregulation: Die reife miRNA bindet an komplementäre Sequenzen der Ziel-mRNA, um deren Translation zu inhibieren oder den Abbau einzuleiten.

Funktionen und Bedeutung

miRNAs sind an vielen biologischen Prozessen beteiligt, darunter:

• Entwicklung und Differenzierung: Sie regulieren Zelllinien-Spezialisierung und Organentwicklung.
• Krankheitsprozesse: miRNAs sind mit Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und anderen Pathologien assoziiert.
• Immunantwort: Sie modulieren Entzündungsreaktionen und das Immunsystem.

Anwendungen in der klassischen, ganzheitlichen Medizin und in der Forschung

1. Biomarker: miRNAs können als diagnostische Marker für Krebs, neurodegenerative Erkrankungen oder Infektionen dienen.
2. Therapeutische Ansätze: miRNA-Mimetika (Verstärkung der miRNA-Funktion) und AntagomiRs (Hemmung der miRNA-Funktion) werden als potenzielle Therapieansätze untersucht.
3. Genomische Editierung: Die gezielte Manipulation von miRNAs kann zukünftige personalisierte Medizin und Intervention ermöglichen.

Referenzen

1. Bartel, D. P. (2004). „MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function.“ Cell, 116(2), 281-297.
2. Ambros, V. (2001). „MicroRNAs: Tiny Regulators with Great Potential.“ Cell, 107(7), 823-826.
3. Krol, J., Loedige, I., & Filipowicz, W. (2010). „The widespread regulation of microRNA biogenesis, function and decay.“ Nature Reviews Genetics, 11(9), 597-610.

microRNAs sind somit essenzielle Regulatoren biologischer Prozesse mit großem Potenzial für Lifestyle, Medizin und Biotechnologie.

Im Jahr 2024 wurde der Nobelpreis für Medizin an die US-amerikanischen Forscher Victor Ambros und Gary Ruvkun verliehen. Sie wurden für ihre Entdeckung der microRNA und deren Rolle bei der Genregulation ausgezeichnet. Diese kleinen RNA-Moleküle sind entscheidend für die Steuerung der Genaktivität und beeinflussen zahlreiche biologische Prozesse. MicroRNAs gelten als DIE neu entdeckten Biomarker, die einen ursächlichen Einfluss auf unseren Organismus ausüben.

Victor Ambros ist Professor für Molekulare Medizin an der University of Massachusetts Medical School, während Gary Ruvkun als Professor an der Harvard Medical School tätig ist.

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/press-release/

Studien deuten darauf hin, dass Phytonährstoffe die Expression von miRNAs modulieren können. Das bedeutet, dass sie die Aktivität von miRNAs beeinflussen und dadurch die Genexpression verändern können.

Dieser Mechanismus könnte erklären, wie Phytonährstoffe ihre gesundheitsfördernden Wirkungen ausüben. Beispielsweise wurde gezeigt, dass bestimmte Phytonährstoffe die Expression von miRNAs beeinflussen, die an der Krebsentstehung, Entzündung und Stoffwechselregulation beteiligt sind. Eine Studie befasst sich mit den MicroRNA-vermittelten gesundheitsfördernden Wirkungen von Phytonährstoffen. Die Studie belegt, dass Phytonährstoffe die Expression von verschiedenen MicroRNAs regulieren können.

MicroRNAs sind an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt, wie z.B. Entwicklung, Proliferation, Differenzierung und Apoptose. Phytonährstoffe regulieren die Genexpression, indem sie an Ziel-mRNAs binden, was in der Regel zum Abbau oder der translationalen Repression der Ziel-mRNA führt.

Referenzen:

https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2022/10/wie-die-genetik-ausserhalb-von-genen-unser-koerpergewicht-beeinflusst.html
https://www.ots.at/presseaussendung/OTS_20190828_OTS0105/nussmolekuele-koennen-das-entzuendungs-und-stoffwechselprofil-von-fettzellen-guenstig-beeinflussen?utm_source=chatgpt.com
https://www.mpg.de/8973715/mpip_jb_2014
https://dzhk.de/newsroom/aktuelles/news/artikel/erste-microrna-therapie-fuer-das-herz-funktioniert-beim-menschen/
https://link.springer.com/article/10.1007/s40664-024-00555-y