Wissenschaftler der Universität Würzburg haben ein neues computerbasiertes Analysewerkzeug entwickelt, das die Untersuchung von Ribonukleinsäuren (RNA) deutlich verbessert. Das Tool RNAanalyzer3 ermöglicht erstmals eine umfassende Betrachtung der RNA-Sequenz, -Struktur und -Motive im biologischen Kontext und steht Forschern weltweit kostenfrei zur Verfügung.
Das Team um die Professoren Thomas Dandekar und Kathi Zarnack vom Lehrstuhl für Bioinformatik am Biocenter der Universität Würzburg hat das Programm in der Fachzeitschrift „Nucleic Acids Research“ vorgestellt. Im Gegensatz zu früheren Programmen, die meist nur einzelne Abschnitte einer RNA betrachten, analysiert RNAanalyzer3 die gesamte Molekülstruktur und berücksichtigt deren biologische Funktion.
Das Tool funktioniert für RNA aus allen Lebewesen sowie aus Viren. Dadurch lassen sich beispielsweise menschliche Krankheitserreger direkt mit pflanzlichen Viren vergleichen, ohne das Analyseprogramm wechseln zu müssen. Die Ergebnisse werden nicht als reiner Buchstabencode (A, C, G, U) dargestellt, sondern als farbige, interaktive Struktur-Karten, auf denen Schleifen, Bindungsstellen und wichtige Kontrollregionen sofort erkennbar sind.
RNA-Moleküle steuern zentrale Prozesse in der Zelle. Fehlfunktionen können zu schweren Erkrankungen führen. Besonders wichtig sind dabei sogenannte Motive – vergleichbar mit Andockstellen für Proteine. Die Forscher demonstrierten die Leistungsfähigkeit des Tools an zwei Beispielen:
Beim FTH1-Gen, das für den Eisenstoffwechsel entscheidend ist, erkannte RNAanalyzer3 präzise das IRE-Motiv. Dieses Kontrollelement spielt eine Rolle dabei, wie Krebszellen Eisen aus dem Körper gewinnen, um schneller zu wachsen. Beim TNF-Gen, das Entzündungsreaktionen steuert, identifizierte das Programm ARE-Motive am Ende der RNA-Sequenz, die für die Stabilität der Moleküle verantwortlich sind.
Das Programm greift auf große internationale Datenbanken wie Rfam und miRbase zurück und kombiniert Strukturanalyse mit biologischem Kontext. Dadurch erzeugt es nach Angaben der Entwickler deutlich weniger Fehlvorhersagen als vergleichbare Tools.
Technische Grenzen bestehen weiterhin: Die genaue Strukturberechnung ist bis zu einer Länge von 5.000 Nukleotiden möglich, die allgemeine Motifsuche bis 20.000 Nukleotide. Gleichzeitig können bis zu fünf Sequenzen analysiert werden.
Die Entwicklung von RNAanalyzer3 ist Teil der Arbeit des Exzellenzclusters NUCLEATE, in dem Wissenschaftler der Universitäten Würzburg, München (TUM und LMU) die Funktion von Nukleinsäuren erforschen und neue Ansätze für nukleinsäurebasierte Medizin entwickeln.
Das frei zugängliche Tool soll Forschern weltweit helfen, die molekularen Grundlagen von Krankheiten besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln.
Original Paper:
RNA motifs, RNA structure, and motif context analysed by RNAanalyzer3. Aman Akash, Johannes Balkenhol, Chunguang Liang, Kathi Zarnack, Thomas Dandekar. Nucleic Acids Research, 30 April 2026, Open Access: https://doi.org/10.1093/nar/gkag392
