Es ist noch gar nicht so lange her, da galten RNAs als eher statische Moleküle. Die in der DNA kodierte Information wird in Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben, die sich aus dem Zellkern zu den Ribosomen in der Zelle quetscht, wo Proteine hergestellt werden. Transfer-RNAs (tRNA) wiederum transportieren Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge zu den Ribosomen, um Proteine herzustellen. Dies sind zwar wichtige Funktionen, aber auch ganz einfach. RNA war, um es offen zu sagen, vom Standpunkt der Forschung aus ziemlich langweilig.
Wie sich die Dinge geändert haben. Es hat sich herausgestellt, dass es viele Arten von RNAs gibt, die andere lebenswichtige, oft komplexe Funktionen in den Zellen erfüllen. Und ein Großteil unseres Verständnisses einer der faszinierendsten Formen – der Mikro-RNA (miRNA) – ist der Arbeit von Dr. V. Narry Kim zu verdanken, die seit ihrer Promotion vor weniger als 20 Jahren viele bedeutende Beiträge zu diesem Gebiet geleistet hat. Dr. Kim leitet heute das Zentrum für RNA-Forschung am Institute for Basic Science der Seoul National University und wurde auf dem Human Genomics Meeting in Barcelona mit dem Chen Award für ihre herausragende Arbeit ausgezeichnet.
Beim Frühstück vor dem letzten Tag der Tagung sprach Kim über ihr Interesse an miRNA und den Wert des Verständnisses biologischer Details.
Q: Was sind miRNAs?
miRNAs sind kurze RNAs, die nicht für Proteine kodieren, aber dennoch über alle Arten hinweg sehr konserviert sind. Sie regulieren viele Ziele, zum Beispiel bei der mRNA-Suppression, wo sie verhindern, dass eine mRNA in ein Protein übersetzt wird. miRNAs werden wiederum von vielen anderen Teilen des Systems reguliert. Wir wissen, dass sie sehr wichtig sind, weil sie konserviert sind, und auch experimentell. Wenn wir sie zum Beispiel in Mäusen ausschalten, werden die Mäuse sehr seltsam, um es untechnisch auszudrücken.
Q: Was haben Sie über miRNAs gelernt und was erforschen Sie derzeit?
Früher haben wir ein Modell dafür entwickelt, wie miRNAs in der Zelle gebildet werden und wie dieser Prozess reguliert wird. Wir haben unser Programm jetzt auf mehrere Projekte ausgeweitet. In einem Projekt untersuchen wir Aspekte der miRNA-Funktion in Zellen, z. B. wie sie dazu beitragen, dass sich Stammzellen in verschiedene reife Zellen und Gewebe differenzieren. Wir erforschen auch die Struktur von miRNAs, sowohl allein als auch im Komplex mit Proteinen, und bestimmen, wie miRNAs in Zellen erkannt und verarbeitet werden. Dieses Projekt wird auch bei der Annotation von miRNA-Genen helfen, da wir das Wissen darüber, wie sie verarbeitet werden, zur Verbesserung der Datenbankeinträge nutzen können, von denen viele derzeit ungenau oder unvollständig sind. Schließlich untersuchen wir verschiedene Arten der RNA-Modifikation und der post-transkriptionellen Kontrolle. RNA-Protein-Interaktionen sind wichtig, und es gibt viele verschiedene Arten von Interaktionen mit vielen Funktionen. Wir entwickeln Methoden, um die Stellen auf den Molekülen zu kartieren, die interagieren, und die RNA-Sequenzen zu bestimmen, die von den Proteinen erkannt werden.
Q: Welche Systeme verwenden Sie für Ihre Forschung?
Wir arbeiten hauptsächlich mit Säugetierzellen (Mensch und Maus), aber da miRNAs so stark konserviert sind, verwenden wir auch andere Tiermodelle wie Drosophila und Zebrafische, um Vergleiche anzustellen und uns darauf zu konzentrieren, was zwischen ihnen konserviert ist.
Q: Das ist eine sehr detaillierte, grundlegende Arbeit. Gilt das auch für den Menschen, seine Gesundheit und seine Krankheiten?
Es stimmt, dass wir uns derzeit mit der Grundlagenbiologie beschäftigen. Aber die Mechanismen lassen sich auf jeden biologischen Kontext anwenden: Entwicklung, Krankheit, Krebs, Degeneration. RNAs spielen bei vielen verschiedenen Prozessen in der Zelle eine Rolle, und man muss die grundlegenden Regeln aufklären – man muss verstehen, wie es tatsächlich funktioniert -, bevor man wissen kann, was passiert, wenn es schief läuft. Davon abgesehen sind einige meiner Studenten daran interessiert, nach ihrer Arbeit in meinem Labor gezielte Anwendungen für die RNA-basierte Forschung zu entwickeln. Wir bauen also eine Grundlage auf, aber das Wissen, das wir gewinnen, kann in den kommenden Jahren für die translationale oder angewandte Forschung sehr nützlich sein.