Transspleißen

Als Transspleißen wird das Zusammenfügen von Teilen verschiedener RNAs bezeichnet.^[1] Im Gegensatz zum normalen cis-Splicing werden hier also Teile unterschiedlicher RNAs, die aber vom selben Gen stammen können, miteinander verknüpft. Das „klassische“ trans-Splicing tritt bei Trypanosomen und Nematoden auf, daneben wurden einige Fälle von trans-Splicing beim Menschen entdeckt.

„Klassisches“ trans-Splicing in Trypanosomen und Nematoden

Übersicht über das Prozessieren der prä-mRNA in Trypanosomen. Neben dem cis-Splicing (nur ein bekanntes Intron, vgl. Text) tritt hier vor allem trans-Splicing auf, bei dem entweder ein so genanntes Mini-Exon der Spliced-Leader-RNA (SL-RNA) (als grauer Kasten dargestellt) mit einem Exon eines polycistronischen Transkripts (bunte Kästen) verknüpft wird oder zwei prä-mRNAs vereint werden.^[1][2] Hier werden also zwei unterschiedliche RNAs miteinander „in trans“ gespleißt, was für den ganzen Prozess namensgebend ist. Schließlich setzt die Polyadenylierung die fertige mRNA mit dem Poly(A)-Schwanz (dargestellt als A(n)) frei.

Kinetoplastida, zu denen unter anderem die Erreger der Schlafkrankheit, Chagas-Krankheit und Nagana zählen, insbesondere Trypanosoma brucei brucei, sind die klassischen Modellorganismen für das trans-Splicing im engeren Sinne. Diese Organismen produzieren bei der Transkription ähnlich den Bakterien ein polycistronisches Transkript, aus dem einzelne Gene durch das trans-Splicing freigesetzt werden. Diese Reaktion findet in einem speziellen Typ von Spliceosom statt, bei dem der U1-snRNP durch den so genannten „Spliced-Leader“ (SL) snRNP ersetzt wird. Anders als die U1-snRNA wird die spliced-leader-RNA allerdings in der Splicing-Reaktion verbraucht, da ihr 5'-Ende ein Miniexon enthält, das zusammen mit dem Exon des polycistronischen Transkripts später die mRNA ausmacht (vergleiche nebenstehende Abbildung). Das Miniexon der SL-RNA enthält weiterhin das AUG-Startcodon, es ist also essentiell für eine vollständige mRNA mit korrektem open reading frame.

Neben dem trans-Splicing wurde in Trypanosomen nur ein einziges „klassisches“ cis-Intron im Gen für die Poly-A-Polymerase entdeckt, was bedeutet, dass auch Trypanosomen einen U1-snRNP enthalten, jedoch nur in äußerst geringen Mengen.

Trans-Splicing im engeren Sinne wurde auch bei Nematoden und Ciona intestinalis beobachtet,^[3] es fehlt jedoch in vielen anderen Organismen.

Trans-Splicing im Menschen

Auch im Menschen wurden einige Fälle des trans-Splicings berichtet.^[4] Anders als bei Trypanosomen existiert hier jedoch kein Spliced-Leader-snRNP, also kein trans-Splicing im „klassischen“ Sinne. Vielmehr werden hier zwei prä-mRNAs des gleichen Gens miteinander prozessiert, die sich in allen bisher berichteten Fällen in ihrer Sequenz nicht voneinander unterscheiden (daher auch trans-Splicing, weil zwei unabhängige RNAs miteinander gespleißt werden). Dies resultiert in einer Duplikation eines Exons in der späteren mRNA. Allerdings tritt dieser Prozess im Menschen nur äußerst selten auf (aktuelle Zahlen sprechen von zwei „echten“ Beispielen, die nur mit 15 ESTs in den Datenbanken zu finden sind), dennoch aber lösten die Berichte eine heiße Diskussion aus, ob unter Ausnutzung dieses Prozesses nicht Wege gefunden werden könnten, erblich bedingte Erkrankungen zu therapieren (erste Anstrengungen dazu wurden bereits beim Tau-Gen unternommen, das bei Demenzen wie der Alzheimer-Krankheit eine Rolle spielt). Auch hier findet sich aber – wie auch bei einer Vielzahl weiterer innovativer, aber auch bei lange bekannten Therapiestrategien – das Problem der delivery des ‚Wirkstoffs‘, der in diesem Fall eine RNA darstellt.

Auch in Cyanobakterien (vgl. Artikel Intein, letzter Absatz) spielt Transspleißen eine Rolle.

Anwendungen

Transspleißen wird zur Behandlung von Gendefekten ohne Gentherapie durch Korrektur der mRNA untersucht.^[5][6]

Literatur

• Y. Satou: Genomic overview of mRNA 5'-leader trans-splicing in the ascidian Ciona intestinalis. In: Nucleic Acids Research. 34, 2006, S. 3378–3388, doi:10.1093/nar/gkl418, PMC 1488885 (freier Volltext).

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} E. L. Lasda, T. Blumenthal: Trans-splicing. In: Wiley interdisciplinary reviews. RNA. Band 2, Nummer 3, 2011 May-Jun, S. 417–434, ISSN 1757-7012. doi:10.1002/wrna.71. PMID 21957027.
2. ↑ T. Horiuchi, T. Aigaki: Alternative trans-splicing: a novel mode of pre-mRNA processing. In: Biology of the cell / under the auspices of the European Cell Biology Organization. Band 98, Nummer 2, Februar 2006, S. 135–140, ISSN 0248-4900. doi:10.1042/BC20050002. PMID 16417469.
3. ↑ T. Blumenthal: Trans-splicing and operons. In: WormBook : the online review of C. elegans biology. 2005, S. 1–9, ISSN 1551-8507. doi:10.1895/wormbook.1.5.1. PMID 18050426.
4. ↑ R. H. Herai, M. E. Yamagishi: Detection of human interchromosomal trans-splicing in sequence databanks. In: Briefings in bioinformatics. Band 11, Nummer 2, März 2010, S. 198–209, ISSN 1477-4054. doi:10.1093/bib/bbp041. PMID 19955235.
5. ↑ T. Fiskaa, A. B. Birgisdottir: RNA reprogramming and repair based on trans-splicing group I ribozymes. In: New biotechnology. Band 27, Nummer 3, Juli 2010, S. 194–203, ISSN 1876-4347. doi:10.1016/j.nbt.2010.02.013. PMID 20219714.
6. ↑ V. Wally, E. M. Murauer, J. W. Bauer: Spliceosome-mediated trans-splicing: the therapeutic cut and paste. In: Journal of Investigative Dermatology. Band 132, Nummer 8, August 2012, S. 1959–1966, ISSN 1523-1747. doi:10.1038/jid.2012.101. PMID 22495179.