RNA-induced silencing complex

RISC besteht aus verschiedenen Proteinen, die spezifische Funktionen übernehmen.

Der Mechanismus lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen:

• RISC-Beladung: Zunächst bindet ein Vorläufer-RNA-Molekül an Dicer, das es in ein kleineres RNA-Fragment, typischerweise 21-23 Nukleotide lang, schneidet.^[1] Diese RNA-Fragmente liegen als doppelsträngige RNA-Duplexe vor.
• Entwicklung zum reifen RISC: Einer der RNA-Stränge (der Leitstrang) wird in das AGO-Protein integriert und bildet zusammen mit den anderen RISC-Komponenten den reifen RISC-Komplex. Der andere RNA-Strang wird abgebaut.
• Ziel-mRNA-Erkennung und Regulation: Der reife RISC-Komplex, der nun mit einer einzelsträngigen RNA beladen ist, scannt die zellulären mRNAs nach einer komplementären Sequenz. Wenn eine ausreichende Komplementarität vorhanden ist, bindet der RISC-Komplex an die Ziel-mRNA und löst entweder deren Abbau aus oder verhindert die Translation.

Der RISC ist überwiegend im Zytoplasma lokalisiert. Der größte Anteil der Argonaute-Proteine liegt dort diffus vor; Teilpopulationen sind mit Polyribosomen oder zytoplasmatischen RNA-Granula assoziiert. Experimentelle Zellstudien zeigen zudem eine stressabhängige Umverteilung von Argonaute in Stressgranula.^[2]

In P-Bodies können sich Argonaute, GW182 und translational reprimierte Ziel-mRNAs gemeinsam mit Faktoren der Deadenylierung und des mRNA-Abbaus anreichern. Experimentelle Befunde sprechen jedoch dafür, dass mikroskopisch sichtbare P-Bodies keine zwingende Voraussetzung für die RISC-vermittelte Genstilllegung sind, sondern eine dynamische Sortierung, Speicherung oder Degradation reprimierter mRNAs unterstützen.^[3]

Neben der kanonischen zytoplasmatischen Lokalisation sind Argonaute-miRNA-Komplexe auch im Zellkern nachweisbar. Dort werden nichtkanonische Funktionen bei der Regulation der Transkription, der Chromatinaktivität und der Prozessierung nukleärer RNAs diskutiert; einige dieser Mechanismen sind bislang nicht abschließend geklärt.^[4]

Störungen der miRNA-Biogenese oder der RISC-Funktion können umfangreiche Genregulationsnetzwerke verändern. Eine Dysregulation von Dicer, Argonaute und miRNAs wird unter anderem mit Neoplasien sowie neurologischen, kardiovaskulären, immunologischen und reproduktionsmedizinischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.^[5] Pathogene Keimbahnvarianten von DICER1 verursachen eine autosomal-dominante Tumorprädisposition mit erhöhtem Risiko für verschiedene benigne und maligne Neoplasien.^[6]

Gewebliche oder zirkulierende miRNA-Profile werden als diagnostische, prognostische und prädiktive Biomarker untersucht. Ihre routinemäßige klinische Anwendung ist jedoch durch präanalytische und analytische Variabilität, uneinheitliche Normalisierung sowie eine teilweise unzureichende externe Validierung begrenzt.^[7]

Therapeutisch lässt sich der endogene RISC durch synthetische siRNAs nutzen, die nach Aufnahme in Zielzellen den sequenzspezifischen Abbau einer krankheitsrelevanten mRNA vermitteln. Mehrere RNAi-Arzneimittel sind klinisch etabliert; die bislang erfolgreichsten systemischen Applikationsformen verwenden Lipidnanopartikel oder GalNAc-Konjugate zur bevorzugten Aufnahme in Hepatozyten. Wesentliche Entwicklungsaufgaben bleiben die effiziente und zellspezifische Verabreichung in extrahepatische Gewebe sowie die Begrenzung unerwünschter Immun- und Off-Target-Effekte.^[8]