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Pflanzenzüchtung: Aus A wird G

Gezielt bestimmte Abschnitte des Erbguts verändern zu können, war lange der Traum der Genetiker. Mit der CRISPR/Cas9-Technologie scheint er wahr geworden zu sein. Diese enzymatische Genschere erlaubt präzise Eingriffe in die DNA. Doch die Diskussion ist noch nicht abgeschlossen, ob auch vereinzelt unbeabsichtigte DNA-Veränderungen auftreten (sogenannte „off-target“-Effekte). So gesehen könnten DNA-Eingriffe einen Nachteil haben: Wenn ungewollte Veränderungen stattfinden, dann sind sie von Dauer.

Anders ist das bei Eingriffen in die mRNA: Sie führen zwar auch zu veränderten Proteinen, aber das Erbgut bleibt unverändert. Da mRNAs in der Zelle relativ schnell wieder abgebaut werden, tritt der ursprüngliche Zustand nach einer gewissen Zeit wieder von alleine ein. RNA-Veränderungen sind somit immer reversibel.

Zwei neue elegante RNA-Editierungsmethoden haben Forscher im Jahr 2017 vorgestellt. Anstatt die RNA-Sequenz zu schneiden, bewirkt eine chemische Modifikation durch ein Enzym die gezielte Umwandlung von einer Base in eine andere. Beide Ansätze verwendeten Variationen des CRISPR/Cas-Systems.

Jetzt haben Tübinger Forscher gemeinsam mit US-Wissenschaftlern eine weitere Methode vorgestellt, um einzelne Basen der RNA zu verändern. Sie nutzt das SNAP-Protein und arbeitet zuverlässiger als die älteren Ansätze.

Aus A wird G

„Unsere Methode der RNA-Editierung beruht auf einem Proteinkonstrukt, das mit Hilfe einer kleinen Führungs-RNA zum RNA-Zielmolekül gelangt und dort einzelne Basen umwandelt. So wird die Bauanleitung des kodierten Proteins umgeschrieben“, erklärt Thorsten Stafforst von der Universität Tübingen. Gemein ist der neuen und den älteren Methoden der Einsatz von Enzymen, die Aminogruppen von einem Molekül entfernen (Deaminasen).


Das Enzym namens ADAR (adenosine deaminases acting on RNA) macht aus dem Nukleosid Adenosin das Nukleosid Inosin. Bei der Proteinbiosynthese wird Inosin als Guanosin gelesen. Aus einem A in der DNA wird somit ein G in der präRNA für die Translation. So lassen sich neue Start- oder Stop-Codons erzeugen, das Splicing verändern oder die Struktur des Proteinprodukts beeinflussen.

Mögliche Anwendungen in der Pflanzenzüchtung

In die Pflanzenzüchtung hat die RNA-Editierung noch nicht Einzug gehalten. Entsprechende Enzyme, die einzelne Nukleoside umwandeln, sind allerdings auch in den Plastiden von Samenpflanzen und den Mitochondrien höherer Landpflanzen bekannt.

Es ist daher zu erwarten, dass ähnlich wie bei CRISPR/Cas auch die neuen Ansätze der RNA-Editierung für die Pflanzenzüchtung adaptiert werden können. Denkbar wäre zum Beispiel, bestimmte Abwehrmechanismen der Pflanze auf diese Weise erst beim Befall durch einen Schädling zu aktivieren. Zunächst aber dürfte noch einige Arbeit nötig sein, um die Genauigkeit dieses Präzisionswerkzeugs noch weiter zu verbessern.

Dies ist ein Auszug aus einem Beitrag auf der Website pflanzenforschung.de. Weitere Infos unter RNA-Editierung wird modernisiert

Übersicht: Nukleobasen

Base Bestandteil von
Adenin (A)DNA und RNA
Cytosin (C)DNA und RNA
Guanin (G)DNA und RNA
Thymin (T)nur DNA
Uracil (U)nur RNA