Die Transkription in der Proteinbiosynthese
Funktion der Proteinbiosynthese im menschlichen Körper ist es, Proteine zu synthetisieren. Der exakte Aufbau, genauer: die Reihenfolge der Aminosäuren, dieser Proteine ist genetisch codiert. Der genetische Code basiert auf der Reihenfolge der Basen auf der DNA. Die Abkürzung DNA steht für Desoxyribonukleinsäure und diese befindet sich bei Eukaryoten im Zellkern, und bei Prokaryoten frei im Cytoplasma. Einzelne Abschnitte dieser DNA beinhalten den Code für bestimmte Proteine. Die Transkription dieser Gen-Abschnitte ist der erste Schritt auf dem Weg zu einem Protein. Dafür muss dieser Abschnitt "abgeschrieben" werden, um ihn danach für die Produktion nutzen zu können. Im Folgenden schauen wir uns an, wie genau die Transkription der DNA abläuft.
Merke
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- Initiation
- Elongation
- Termination
- mRNA-Prozessierung (nur bei Eukaryoten): Splicing, Capping, Polyadenylierung, RNA edditing
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Phasen der Transkription: Initiation, Elongation, Termination
Die Initiation
In der ersten Phase der Transkription bindet die RNA-Polymerase an den Promotor. Der Promotor ist eine Basensequenz (z.B. TATA-Box), die als Startpunkt fungiert und der Polymerase mitteilt, dass der darauffolgende Gen-Bereich "abgeschrieben" werden soll. Damit das ablaufen kann, muss zunächst die Doppelhelix der DNA entschraubt werden. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen werden getrennt und der nächste Schritt kann folgen.
Die Elongation
Bei der Elongation wird dann die entsprechende DNA-Sequenz in mRNA übertragen. mRNA ist die Abkürzung für Messenger Ribonukleinsäure, sie wird im Deutschen auch Boten-RNA genannt. Gebildet wird diese mithilfe des Proteins RNA-Polymerase. Sie bewegt sich von 3´nach 5´auf dem DNA-Strang und synthetisiert einen, zu diesem DNA-Strang komplementären, mRNA-Strang durch die Anlagerung von Nukleotiden. Dieser Strang hat entsprechend eine 5´/3´-Richtung. Im Unterschied zu der DNA wird in der mRNA eine andere Base verwendet. Die DNA beinhaltet die Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Bei der Synthese der RNA wird statt Thymin die Base Uracil verwendet, die dann zwei Wasserstoffbrückenbindungen mit Adenin eingeht.
Die Termination
Wenn die RNA-Polymerase die entsprechende Sequenz abgelesen und den komplementären mRNA-Strang synthetisiert hat, trifft sie auf eine sogenannte Terminatorsequenz. Durch diese, die im Regelfall eine Nukleotidsequenz mit einer Vielzahl an Guanin- und Cytosin-Basen ist, beendet die RNA-Polymerase ihre Tätigkeit und der mRNA-Strang löst sich ab. Damit endet dann auch die Transkription.
Weiterverwendung der mRNA
Wie es nun mit der mRNA weitergeht, hängt davon ab, ob der Vorgang bei Prokaryoten (z.B. Einzeller ohne Zellkern) oder Eukaryoten (Organismen mit Zellkern, wie z.B. der Mensch) abläuft.
Bei den Prokaryoten ist es so, dass die mRNA direkt an die Ribosomen weitergeleitet werden kann und die Translation (Umwandeln in Aminosäureketten) beginnt umgehend. Bei den Eukaryoten hingegen muss die mRNA erst noch bearbeitet werden. Sie besteht in der sogenannten "unreifen" Version aus den Exons und Introns. Damit die mRNA für die Ribosomen nutzbar ist, müssen die Introns, die nicht für die Translation notwendig sind, herausgetrennt und die Exons miteinander verbunden werden. Auf den Exons befinden sich die essentiellen Genabschnitte für die Proteinbiosynthese. Dieser Vorgang wird Splicen genannt. Die mRNA, die dann nur noch aus den Exons besteht, wird "reife" mRNA genannt.
Schlussendlich wird dann an das 5´Ende der reifen mRNA mit einer Guanin-Kappe versehen und erhält einen Poly-Adenin-Schwanz, die gemeinsam für die Transportfähigkeit und Lebensdauer der mRNA verantwortlich sind.
Nun weißt Du, wie die DNA-Transkription und die Synthese der mRNA ablaufen. Teste Dein Wissen an unseren Übungsaufgaben. Dabei wünschen wir Dir viel Spaß und Erfolg!
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