RNA oder Ribonukleinsäure ist ein Molekül, das in alle Lebensformen integriert ist. Organismen mit DNA-Genomen erstellen Kopien ihrer Gene im RNA-Format. Der Organismus liest diese genauen Kopien, die „sinnvoll“ sind, und bildet die richtigen Proteine. Antisense-RNA ist eine Sequenz, die das Gegenteil der „Sense“-RNA ist und durch das Anhaften an der „Sense“-RNA die korrekte Bildung von Proteinen blockieren kann. Obwohl sie in der Natur nicht weit verbreitet ist, findet Antisense-RNA Anwendung in wissenschaftlichen Bereichen wie der Medizin und genetisch veränderten Organismen.
Der reguläre Prozess der Proteinproduktion beginnt damit, dass die DNA eines bestimmten Gens in Boten-RNA (mRNA) kopiert wird. Alle mRNA ist einzelsträngig. Ribosomen und Transfer-RNAs (tRNA) lesen dann die mRNA und bauen das Protein, für das das Gen kodiert.
Die Sequenz der mRNA ist essentiell für die Produktion des richtigen Proteins. Außerdem lesen tRNA und Ribosomen nur Einzelstränge, keine Doppelstränge. Antisense-RNA ist selbst ein Einzelstrang, weist jedoch eine Basensequenz auf, die zu der Basensequenz in einer spezifischen mRNA komplementär ist.
Uracil (U), Adenin (A), Cytosin (C) und Guanin (G) bilden die verschiedenen Basen der RNA. Uracil bindet an Adenin und Cytosin an Guanin. Zum Beispiel hat ein Teil einer mRNA, die CAU kodiert, eine komplementäre Antisense-Sequenz von GUA. Die Antisense-Sequenz bindet an die mRNA, um einen doppelsträngigen Komplex zu bilden.
Geningenieure haben dieses Konzept für die Schaffung modifizierter Organismen als nützlich befunden. Ein solches Beispiel ist die Tomate, die als Flavr-Savr bekannt ist. Tomaten produzieren ein Enzym namens Polygalacturonase (PG), das die Frucht während der Reifung weich macht. PG wird vom Tomatengenom kodiert. Landwirte von normalen Tomaten müssen diese vor der Vollreife pflücken, damit die PG die Früchte nicht weich macht, bevor sie ins Supermarktregal kommen.
Flavr-Savr-Tomaten haben dort von den Gentechnikern ein zusätzliches Gen platziert, das eine Antisense-Version der PG-mRNA produziert. Dieser Antisense-Strang haftet an der Mehrheit der PG-mRNA, die die Tomate produziert, und blockiert dadurch die Produktion des PG-Enzyms. Dies verhindert, dass die Tomaten während der Reifung weich werden, sodass Landwirte Tomaten anbauen können, die schmecken und reif aussehen, aber nicht weich sind.
Antisense-RNA kann auch in der Medizin Anwendung finden. Einige Krankheiten, wie die Huntington-Krankheit, werden durch die Gene verursacht, die defekte oder unerwünschte Proteine produzieren. Menschen können nicht mit einem veränderten Genom wie Tomaten gezüchtet werden, aber Wissenschaftler können irgendwie Antisense-RNA oder ein Gen zum Kodieren für Antisense-RNA in die Zellen einbringen, die ein unerwünschtes Protein produzieren.
Die Verwendung eines Virus als Träger des Antisense-Gens oder die direkte Injektion der RNA in den Bereich sind mögliche Verabreichungsmethoden. Ein Problem der Wissenschaft ist jedoch, dass die Optimierung der Liefermethoden komplex ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die RNA möglicherweise nicht spezifisch genug ist, um nur auf die unerwünschte mRNA abzuzielen, was für den Patienten gefährlich sein könnte. Beispiele für Antisense-RNA in der Natur sind ungewöhnlich. Ein solches Ereignis tritt beim Menschen und bei Mäusen auf, wo das mütterlicherseits vererbte Gen für den insulinähnlichen Wachstumsfaktor-Zwei-Rezeptor durch Antisense-RNA blockiert wird, die aus der väterlichen Version des Gens produziert wird.