MicroRNA oder miRNA ist ein Molekültyp, der eine wichtige Rolle bei der posttranskriptionellen Genregulation spielt. Die meisten Ribonukleinsäuren (RNA) dienen als Vermittler zwischen Desoxyribonukleinsäure (DNA), die genetische Informationen speichert, und Proteinen, die typischerweise die genetischen Informationen exprimieren. Transkription ist der Prozess, bei dem doppelsträngige DNA verwendet wird, um ein einzelsträngiges RNA-Molekül herzustellen, das codierte Informationen enthält, die zur Expression genetischer Informationen erforderlich sind. MicroRNA wird verwendet, um die Expression von Genen zu regulieren, die bereits von DNA in RNA transkribiert wurden. Es ist wichtig zu beachten, dass microRNA zwar eine Form von Ribonukleinsäure ist, aber keine genetische Information enthält, die für Proteine kodiert; es dient nur regulatorischen Funktionen.
DNA und RNA bestehen beide aus Nukleotiden, und Sequenzen dieser Nukleotide enthalten genetische Informationen. RNA und DNA, die für die Datenspeicherung verwendet werden, existieren üblicherweise in Strängen von Hunderten oder Tausenden von Nukleotiden. MicroRNA ist, wie der Name schon sagt, deutlich kürzer; im Durchschnitt ist es etwas mehr als 20 Nukleotide lang.
Nach der Transkription von DNA, die nicht für Proteine kodiert, werden microRNA-Moleküle in einen RNA-induzierten Silencing-Komplex integriert, der allgemein als RISC bezeichnet wird und miRNA und eine Vielzahl verschiedener Proteine enthält. Die Sequenzen von miRNAs in einem RISC-Komplex werden verwendet, um auf bestimmte Messenger-RNA-(mRNA-)Stränge abzuzielen, die sonst in Proteine übersetzt würden. Andere mit dem Komplex assoziierte Proteine können dies verhindern, indem sie die Translation unterdrücken und das Gen effektiv zum Schweigen bringen. In einigen Fällen spalten Proteine den mRNA-Strang, an den miRNA und der RISC-Komplex gebunden haben.
Es ist wichtig zu beachten, dass dsRNA oder doppelsträngige RNA auch den RISC-Komplex bilden kann und auch an der posttranskriptionellen Regulation beteiligt ist. RISC-Komplexe mit dsRNA spalten jedoch immer direkt die Ziel-mRNA in nutzlose Stücke, anstatt die Translation zu unterdrücken. MicroRNA-Komplexe unterdrücken normalerweise die Translation, ohne die RNA zu spalten, obwohl manchmal miRNA-Komplexe die mRNA-Stränge spalten.
MicroRNA gilt als einer der frühesten und primitivsten Mechanismen der Genregulation und hat sich in der Evolutionsgeschichte kaum verändert. Indem es eine kontrollierbarere, spezifischere und anpassungsfähigere Expression von Genen ermöglichte, könnte es tatsächlich die Bildung komplexer Organismen ermöglicht haben. Fast alle Organismen haben miRNA als Teil ihres Genoms.
Die Regulation der Genexpression durch microRNA und durch andere Organismen ist äußerst wichtig. Es gibt viele Proteine, die für eine Vielzahl von zellulären Prozessen, wie dem zellulären Stoffwechsel, die dem Organismus das Funktionieren ermöglichen, absolut notwendig sind. Ohne sie könnte der Organismus nicht einmal für kurze Zeit leben. Zu viele oder zu wenige eines bestimmten Proteins zu einem bestimmten Zeitpunkt können drastische Veränderungen im subtilen biochemischen Gleichgewicht in jedem Organismus verursachen. Tatsächlich gibt es viele Krankheiten, einschließlich Krebs, die entweder eine Deregulierung der Genexpression verursachen oder durch diese verursacht werden.