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Argonaute-Proteine

Argonaute ist der Name einer Proteinfamilie, deren Vertreter evolutionär stark konserviert sind. Sie kommen in fast allen Organismen vor, wo sie eine wichtige Rolle in der Aktivierung und Regulation von Genen spielen. Es gibt jedoch auch Organismen, wie z.B. den parasiten Trypanosoma cruzi, welcher im Laufe der Evolution seine gesamte RNAi-Maschinerie abgelegt hat, und nur noch katalytisch inaktive AGO-Proteine besitzt.

Vertreter der AGO-Familie sind an RNA-Interferenz-Reaktionen (RNAi), dem microRNA bedingtem mRNA Abbau und dem posttranskriptionellen Gen-Silencing (PTGS) der Pflanzenwelt beteiligt.

Argonaute-Proteine sind ungefähr 100 kDa große, überwiegend basische Proteine aus den Untereinheiten PAZ und PIWI. Die PAZ-Domäne besteht aus 130 Aminosäuren, und kann auch im Protein Dicer gefunden werden. Sie bindet die targetierende si/miRNA und dient evtl. auch als Protein-Protein Interaktions-Domäne zur Endonuclease Dicer. Die C-terminale PIWI-Domäne hat die Mn2+ abh. Endonucleaseaktivität gegen die zu schneidende Substrat-mRNA. Eine Einteilung von Argonaute-Proteinen erfolgt aufgrund von Übereinstimmungen in der Protein-Sequenz in drei Klassen:

- Argonaute-like-Proteins → ähnlich zum Arabidopsis thaliana-Protein AGO1

- PIWI-like-Proteins → starke Verwandtschaft mit PIWI aus Drosophila melanogaster

- group-3-Argonautes → kürzlich entdeckte Gruppe von Argonaute-Proteinen in Caenorhabditis elegans

Im Zuge der RNAi sind Argonaute-Proteine Bestandteil des sogenannten RNA-induced-silencing-complex (RISC). Ago2 bindet die Small-interfering-RNA-Anteil (siRNA), schneidet zunächst deren nicht-targetierenden Komplementärstrang und - nach erfolgreicher Bindung - die Substrat-mRNA.

Je nach untersuchtem System bilden Argonaute Proteine a priori Komplexe mit DICER, in Maximalbeschreibung liegen DICER, TRBP, Ago2 als Proteinkomplex des RISC vor, nach Schnitt der dsRNA(RNAi) bzw. pre-miRNA dissoziiere DICER vom nun aktiven RISC.

Je nach Organismus kodiert das Genom 5 (z. B. Taufliegen), 8 (z. B. Mensch) oder sogar bis zu 27 (z. B. Caenorhabditis elegans) Argonaute-Proteine.

Literatur