513 BIOspektrum | 05.17 | 23. Jahrgang IANA KIM, VLADYSLAVA GORBOVYTSKA, CLAUS-D. KUHN ELITENETZWERK BAYERN, UNIVERSITÄT BAYREUTH The first described non-coding RNAs (ncRNAs), microRNAs, regulate mRNA fate in a post-transcriptional manner. With the advent of modern high-throughput methods many novel classes of ncRNAs were described. In contrast to microRNAs, most of these regulate the transcription process itself and hence are of fundamental biological importance. Work in our laboratory addresses how transcriptional regulation by ncRNAs influences biological processes ranging from regeneration to neuronal plasticity. DOI: 10.1007/s12268-017-0832-2 © Springer-Verlag 2017 ó Mit der Entdeckung von Mikro-RNAs wur- de klar, dass RNA nicht nur ein Zwischen- produkt der Proteinsynthese ist, sondern auch eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielt. Da Mikro-RNAs nicht in Proteine über- schrieben werden, wurden sie als nicht-codie- rende RNA bezeichnet (non-coding RNA, ncRNA). Mikro-RNAs sind in der Lage, viele verschiedene messenger-RNAs (mRNAs) zu erkennen und deren Abbau einzuleiten. Sie sind essenziell für Entwicklungsentschei- dungen humaner Zellen und spielen in den meisten höheren Organismen eine zentrale Rolle, wie z. B. bei der Larvenentwicklung von Caenorhabditis elegans. Deregulierte Mikro-RNAs sind Kennzeichen lebensbe- drohlicher Krankheiten wie der Leukämie und dem Lymphom. Durch die Verbesserung der Hochdurchsatz- Analysemethoden für RNAs wurden weitere Klassen von ncRNA entdeckt. Blockiert man deren Funktion oder Entstehung, so hat dies gravierende Folgen für den gesamten Orga- Nicht-codierende RNA Wie RNA die Genregulation beeinflusst ˘ Abb. 1: Wie piRNAs die Regeneration von Planarien steuern. A, Nach dem Knock-down eines essenziellen PIWI-Proteins, SMEDWI-2, sind die Stammzellen (Neoblasten) in Planarien nicht mehr in der Lage zu differenzieren. B, Das Schema links zeigt ein klassisches Amputa- tionsexperiment, bei dem ein Tier in drei Teile zerteilt wird, um dessen Regenerationsfähigkeit zu prüfen. Rechts ist unsere Hypothese für die essenzielle Funktion von piRNAs in Planarien dargestellt: In Wildtyp-Tieren bauen sie aktive Transposons im Zytosol ab. Darüber hinaus schalten an SMEDWI-2 gebundene piRNAs Transposons und andere mRNAs wahrscheinlich auch auf epigenetischem Wege im Zellkern aus. Da Planarien keine DNA-Methylierung besitzen, gehen wir davon aus, dass diese Repression auf heterochromatische Histonmodifikationen zurückzuführen ist. Die Sequenzinformation der piRNAs dient dabei dazu, die Heterochromatin- bildung nur in bestimmten Bereichen des Genoms auszulösen. Wird SMEDWI-2 mithilfe von RNA-Interferenz ausgeschaltet (SMEDWI-2- Knock-down), werden sowohl Transposons als auch Protein-codierende Gene dereguliert, was die Regeneration blockiert und zum Tod des Organismus führt. A B