Zirkuläre RNA (circRNA)

Zirkuläre RNA (circRNA) sind eine Klasse von RNA-Molekülen, die sich durch ihre ringförmige Struktur auszeichnen. Im Gegensatz zu den linearen Formen der RNA, wie messenger RNA (mRNA), ribosomale RNA (rRNA) und transfer RNA (tRNA), bilden circRNAs einen geschlossenen, kontinuierlichen Loop. Diese Struktur verleiht ihnen eine erhöhte Stabilität im Vergleich zu linearen RNA-Molekülen. circRNAs wurden ursprünglich in den 1970er Jahren entdeckt, aber erst in den 2010er Jahren begann man, ihre Funktionen und ihre Bedeutung in biologischen Prozessen umfassend zu erkennen.

Diese RNA-Form wurde zunächst als molekulare Kuriosität oder als Nebenprodukt der RNA-Spleißvorgänge angesehen und kaum weiter beachtet. Ihre biologische Relevanz und Vielfältigkeit wurden erst mit dem Aufkommen von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien in den 2010er Jahren erkannt. Diese technologischen Fortschritte ermöglichten es Forscher:innen, die Komplexität des Transkriptoms (die Gesamtheit aller RNA-Moleküle in einer Zelle) genauer zu untersuchen und die Präsenz und Vielfalt von circRNAs in vielen Organismen nachzuweisen.

circRNAs üben eine Vielzahl von Funktionen in der Zelle aus, die noch Gegenstand intensiver Forschung sind. Einige der bekanntesten Funktionen umfassen:

• miRNA-Schwämme: Viele circRNAs können als molekulare "Schwämme" für microRNAs (miRNAs) dienen. Indem sie spezifische miRNAs binden, können sie die Fähigkeit dieser miRNAs reduzieren, ihre Ziel-mRNAs zu regulieren. Dies kann zu einer Erhöhung der Expression der Zielgene führen.
• Regulation der Transkription: Einige circRNAs können in den Zellkern transportiert werden, wo sie die Transkription bestimmter Gene beeinflussen, entweder durch Interaktion mit RNA-Polymerase II oder anderen transkriptionellen Regulatoren.
• Proteinbindung und -modulation: circRNAs können auch als Bindungspartner für Proteine dienen und so deren Aktivität oder Lokalisierung in der Zelle beeinflussen.
• Translation: Obwohl lange Zeit angenommen wurde, dass circRNAs nicht kodierend sind, haben neuere Studien gezeigt, dass einige circRNAs in der Lage sind, Proteine zu kodieren, indem sie interne Ribosomen-Eintrittsstellen (IRES) nutzen.

Bedeutung in Krankheit und Entwicklung

circRNAs spielen eine Rolle in verschiedenen physiologischen Prozessen und sind in zahlreichen Krankheiten, einschließlich Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und kardiovaskulären Erkrankungen, dysreguliert. Ihre Stabilität und konservierte Expression in Körperflüssigkeiten machen sie zu potenziellen Biomarkern für die Diagnose und das Monitoring von Krankheiten.

Die Forschung zu circRNAs ist ein dynamisch wachsendes Feld. Wissenschaftler:innen versuchen, die genauen molekularen Mechanismen, durch die circRNAs ihre Funktionen ausüben, besser zu verstehen und ihre potenzielle Nutzung in der Biotechnologie und Medizin weiter zu erforschen. Trotz bedeutender Fortschritte in den letzten Jahren bleibt vieles über die biologischen Rollen und den Mechanismus der Genregulation durch circRNAs noch aufzuklären.