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Gen-Silencing bezeichnet die gezielte Unterdrückung der Aktivität eines Gens. Dabei wird die Genexpression gehemmt, ohne die DNA-Sequenz selbst zu verändern.
Gen-Silencing bezeichnet die gezielte Unterdrückung der Aktivität eines Gens. Dabei wird die Genexpression gehemmt, ohne die DNA-Sequenz selbst zu verändern.
Gen-Silencing (auch: Gensilencing) bezeichnet einen biologischen oder therapeutisch eingesetzten Mechanismus, bei dem die Aktivität eines bestimmten Gens gezielt unterdrückt wird. Die Genexpression – also die Umwandlung genetischer Information in ein funktionsfähiges Protein – wird dabei auf verschiedenen Ebenen gehemmt, ohne die zugrundeliegende DNA-Sequenz dauerhaft zu verändern. Gen-Silencing ist ein zentrales Konzept der modernen Molekularbiologie und Medizin.
Gene werden im Körper in zwei Schritten exprimiert: Zunächst wird die DNA in Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben (Transkription), anschließend wird die mRNA in Protein übersetzt (Translation). Gen-Silencing kann auf beiden Ebenen eingreifen:
Die RNA-Interferenz ist einer der bekanntesten Mechanismen des Gen-Silencings. Dabei binden kleine RNA-Moleküle – sogenannte siRNA (small interfering RNA) oder miRNA (microRNA) – komplementär an die Ziel-mRNA und führen zu deren Abbau oder zur Hemmung der Translation. Dieser Mechanismus kommt natürlicherweise in Zellen vor und wird auch therapeutisch genutzt.
Bei der DNA-Methylierung werden chemische Methylgruppen an bestimmte Abschnitte der DNA angehängt. Dies führt in der Regel dazu, dass das betreffende Gen nicht mehr abgelesen werden kann. Dieser Vorgang spielt eine wichtige Rolle in der Entwicklungsbiologie, bei der Krebsentstehung und beim Alterungsprozess.
Die DNA ist im Zellkern um Proteine namens Histone gewickelt. Chemische Veränderungen an diesen Histonen (z. B. Acetylierung oder Methylierung) beeinflussen, ob ein Gen zugänglich und damit aktiv ist. Durch Histonmodifikationen kann ein Gen dauerhaft oder vorübergehend stillgelegt werden.
Gen-Silencing hat erhebliches Potenzial in der modernen Medizin. Ziel ist es, krankheitsverursachende Gene gezielt auszuschalten:
Mittlerweile sind erste Medikamente auf Basis von siRNA-Technologie zugelassen, darunter Patisiran (zur Behandlung einer erblichen Transthyretin-Amyloidose) und Givosiran (zur Behandlung der akuten hepatischen Porphyrie). Diese Wirkstoffe gelten als Meilensteine der RNA-Therapeutik.
Trotz des hohen therapeutischen Potenzials birgt Gen-Silencing auch Risiken:
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