RNAFaltung

RNAFaltung bezeichnet den Prozess, bei dem sich eine einzelsträngige Ribonukleinsäure zu einer räumlich kompakteren Struktur faltet. Die Faltung wird maßgeblich durch intramolekulare Basenpaarungen und durch Stapelinteraktionen zwischen benachbarten Nukleotiden gesteuert. Die zentrale Ebene ist die RNA-Sekundärstruktur, die aus Doppelsträngen (Stämme) sowie Schleifen besteht, zum Beispiel Haarstränge, Bulges und Innenschleifen. Typische Basenpaare sind A–U, G–C und G–U-Wobble-Verbindungen. Die Sekundärstruktur beeinflusst entscheidend, wie RNA-Funktionen entsteht und reguliert wird.

In der Regel gilt die Tendenz der RNA, energetisch stabile Konformationen zu bevorzugen. InComputermodellen wird oft das Minimalfreie-Energie- bzw. MFE-Profil gesucht. Nearest-Neighbor-Energieparameter dienen der Abschätzung der stabilen Paare. Bekannte Werkzeuge zur Vorhersage der Faltung sind MFold, RNAfold (ViennaRNA) oder RNAstructure. Zusätzlich liefern Partition-Funktionen die Wahrscheinlichkeiten einzelner Basenpaare, was Unsicherheiten in der Vorhersage berücksichtigt. Experimentell können Strukturinformationen durch Faltungsproben wie SHAPE-Daten integriert werden, um Vorhersagen zu verbessern.

Komplexität und Grenzen: Pseudoknoten sind in vielen Vorhersagemethoden schwer abzubilden, weshalb einige Programme Pseudoknoten ausschließen oder nur approximativ berücksichtigen. Die RNA-Faltung ist auch zeitabhängig (Ko-Transkriptionsfaltung) und wird durch ionische Bedingungen, Temperatur sowie Proteinpartnerschaften beeinflusst. Biologisch bedeutsam ist die Sekundärstruktur bei Riboswitches, Ribozymen und anderen ribonukleären Regulatorsystemen, die Funktion durch konformationsbasierte Mechanismen vermitteln.