Ribozym

Ribozyme sind RNA-Moleküle mit katalytischer Aktivität. Daraus leitet sich auch ihr Name ab: Ribozym = Ribo(nukleinsäure) + (En)zym).

1989 erhielten Sidney Altman und Thomas R. Cech den Nobelpreis für die Entdeckung der Ribozyme. Zuvor war man davon ausgegangen, dass nur Proteine über eine katalytische Aktivität verfügen können.

Ribozyme kommen in allen Zellen vor und haben vielfältige Funktionen. Zu den wichtigen Funktionen zählen:

• snRNAs im Spliceosom sind zuständig für die Umwandlung der hnRNA in reife mRNA bei der Transkription durch das Entfernen der Introns.
• RNA im Ribosom ist zuständig für die Knüpfung der Peptidbindung bei der Translation.
• Viren besitzen Ribozyme, die im Rahmen der Virusreplikation die Virus-RNA auf die nötige Länge kürzt.

Die Funktion der Ribozyme basiert überwiegend auf der sequenzspezifischen Spaltung spezieller RNA-Moleküle durch die Spaltung der Phosphorsäureesterbindung. Durch diese Spaltung liegen 3´- und 5´-Enden der RNA ungeschützt vor und das RNA-Molekül wird durch Ribonukleasen degradiert und kann nicht translatiert werden. Das zugrundeliegende Gen wird also nicht mehr (oder zumindest vermindert) exprimiert. Seine Funktion wird stillgelegt.

• Abgrenzung von der RNA-Interferenz: Bei den Ribozymen wie auch bei der RNA-Interferenz führen RNA-Moleküle zum Unterbinden der Translation spezieller anderer RNA-Moleküle. Bei der RNA-Interferenz besitzen die RNA-Moleküle allerdings nicht selbst die katalytische Funktion, sondern benötigen hierfür zusätzlich Enzyme.

• Ribozym-Typen: Ribozyme unterscheiden sich in ihrer Tertiärstruktur:
  • Hammerhead-Ribozyme (Sie stellen den wichtigsten Typ für gentherapeutische Ansätze dar.)
  • Hairpin-Ribozyme
  • Hepatitis-Virus-Ribozyme

• Ribozyme als Laborwerkzeug: Durch die Degradation spezieller mRNA-Moleküle können Gene gezielt ausgeschaltet und somit ihre Funktion untersucht werden.
• Therapie: Über den selben Mechanismus könnten die für die Krankheit verantwortlichen Gene ausgeschaltet werden. Interessant ist dieser Ansatz auch bei der Überwindung von Resistenzen gegenüber Medikamenten, indem auch hier die Expression der ursächlichen Gene verhindert würde.

Als Laborwerkzeuge werden Ribozyme schon vielfältig verwendet.

Ihr Einsatz in der Therapie steht noch am Anfang: Erfolgreiche Ergebnisse gab es schon bei dem Einsatz Ribozym-basierter Präparate gegen die Replikation des Hepatitis-C-Virus (Foster 2004), sowie gegen die Apoptose von Hepatozyten, ebenfalls verursacht durch das Hepatitis-C-Virus (Ryu, Kim 2003).

Hoffnungen bestehen, dass Ribozyme zukünftig auch in der Therapie von Krankheiten wie HIV, Creutzfeldt-Jakob-Syndrom, bei Koronargefäß-Erkrankungen oder auch der Retina-Degeneration eingesetzt werden können.