Argonaute-Proteine

Argonaute ist der Name einer Proteinfamilie, deren Vertreter evolutionär stark konserviert sind. Vertreter dieser Protein-Familie sind an RNA-Interferenz-Reaktionen (RNAi), dem microRNA bedingtem mRNA Abbau und dem posttranskriptionellen Gen-Silencing (PTGS) der Pflanzenwelt beteiligt.

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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 der Protein-Sequenz in zwei Klassen, jene, die dem Arabidopsis-Protein AGO1 und jene, die Drosophila-PIWI ähneln.

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

• Biochemical Identification of Argonaute 2 as the sole protein required for RNA induced silencing complex activity. PNAS 2004;101:14385

• Human RISC couples microRNA biogenesis and posttranscriptional gene silencing. Cell 2005;123:631

• A human, ATP-independent, RISC assembly machine fueled by pre-miRNA. Genes Dev 2005;19:2979

• Human Argonaute2 mediates RNA cleavage targeted by miRNAs and siRNAs. Mol Cell 2004;15:185

• Argonaute2 cleaves the anti-guide strand of siRNA during RISC activation. Cell 2005;123:621

• The Argonaute family: tentacles that reach into RNAi, developmental control, stem cell maintenance, and tumorigenesis. Genes Dev. 2002 Nov 1;16(21):2733-42. Review.

• K. Jaronczyk, J. B. Carmichael, T. C. Hobman: Exploring the functions of RNA interference pathway proteins: some functions are more RISCy than others?. Biochem. J. (2005) 387 (561–571) (Volltext)