Transkription: Ablauf, Definition & m-RNA-Reifung

1.3Transkription
1.3.1Realisierung der genetischen Information (Fortsetzung), Genetischer
Code, Ribosomen
zell7Transkription
ist der erste Schritt der Proteinsynthese. Der Vorgang findet bei
den Eukaryonten im Zellkern statt.Er ähnelt stark der Replikation, nur mit dem Unterschied,
daß nicht die gesamte DNA “abgeschrieben” wird,
sondern nur ein kleiner Teil: ein Gen. Gene sind Abschnitte
auf der DNA, also bestimmte Nukleotidsequenzen. Weiterhin werden
für die Abschrift nicht DNA-Nukleotide sondern RNA-Nukleotide
verwendet.

Es entsteht also als Genkopie eine RNA, die m-RNA
(messenger-RNA). Sie enthält in komplementärer Sequenz die genetische
Information des Gens. Viele Proteine besitzen mehrere Untereinheiten wie
z. B. das Hämoglobin. Es besteht aus 2

a– und 2 ß-Ketten. Die menschlichen ß-Globin-Gene
sind auf Chromosom11 an fünf Stellen verteilt. Sie ähneln sich
stark in ihrer Sequenz.

transc0Das Abschreiben des Gens wird durch das Enzym
RNA-Polymerase (und mehrere
andere Proteine) bewerkstelligt, das als Substrat DNA und die Triphosphate
ATP, UTP, CTP und GTP benötigt. Daraus wird komplementär
zu einem DNA-Strang eine fortlaufende RNA-Kette (= mRNA) unter Abspaltung
der jeweiligen beiden Phosphatreste der Triphosphate gemacht.

Die m-RNA-Polymerase bindet an der DNA-Strang, der eine bestimmte Nukleotidsequenz
enthält, die man Promotor
nennt. Damit ist die Richtung der Synthese festgelegt. Den DNA Strang
mit dem Promotor nennt man codogenen
Strang
. Er enthält die Geninformation. Der RNA-Polymerase-Protein-Komplex
entwindet die DNA lokal, synthetisiert die mRNA und sorgt wieder für
die Spiralisierung der DNA.

transc1

Das Startsignal für die Synthese wird wiederum durch eine bestimmte
Nukleotidsequenz gegeben. Sie ist meist GTA. Diese wird als erstes abgeschrieben.
Man nennt sie Starter-Codogen.
Die Beendigung der mRNA-Synthese ist ebenfalls durch ein Terminator-Codogen
gegeben, das ATT, ATC oder ACT als Nukleotidsequenz hat.

transc2

Bei Eukaryonten enthält nur 10% der DNA Information für Proteine.
Der Rest ist noch unbekannt oder enthält Nonsens-Information. Bei
Bakterien und Viren wird ein größerer Teil der DNA für
die Information der Proteine genutzt. Eukaryonten besitzen auch mehrere
Typen an mRNA-Polymerasen.

m-RNA-Reifung

mRNAreifEukaryonten-Gene enthalten meist nicht fortlaufend
Information, sondern sind durch Nonsens- und andere Sequenzen unterbrochen.
Man nennt diese Abschnitte Introns.
Codierende Sequenzen werden als Exons
bezeichnet. Je komplexer der Organismus, je umfangreicher sind die
Introns in deren Gene.
Nach dem Abschreiben des Gens, muß es demnach einen Prozess
geben, der die Genabschrift (mRNA) so bearbeitet, daß die Introns
entfernt werden.
Diesen Vorgang nennt man mRNA-Reifung,
das Herausschneiden der Introns heißt RNA-Splicing.
Das “Splicing” erfordert keine Energie in Form von ATP.
Die benötigte Energie ensteht durch das Spalten und Knüpfen
von Bindungen.
In der Abbildung links ist die mRNA- Reifung am Beispiel der Transcription
des Ovalbumin-Gens zu sehen.

Das Herausschneiden der Introns wird durch mehrere Proteine ( U1-U6)
bewerkstelligt, die mit der mRNA einen Komplex bilden. Man nennt diesen
deshalb snRNP ( = small nuclear
ribonucleoproteins)

splic1

Vor dem Herausschneiden der Introns wird die mRNA noch für den
Transport aus dem Nukleus durch die Kernporen ins Cytoplasma etwas aufbereitet.
An das 5´-Ende wird einen Art Kappe aus mehreren 7-Methylguanin-Molekülen
(einer modifizierten Base) angehängt, die später wichtig für
die Bindung an das Ribosom ist (= Capping).
An das 3´-Ende wird eine Sequenz von bis zu 200 AMP-Nukleotide addiert,
bekannt als Poly -A. Die Funktion ist noch nicht bekannt (=Polyadenylation).
Nun binden für den Transport ins Cytoplasma noch einige Proteine
an die mRNA. und der RibonuKleoprotein-Komplex diffundiert zu den Ribosomen.

Zusammenfassung der mRNA-Reifung:

  1. 5′ Ende Modifikation der mRNA (Capping)
  2. 3′ Ende Modifikation der mRNA (Polyadenylation)
  3. Splicing

Bei Prokaryonten beginnt die nachfolgende Translation noch während
die Transkription im Gang ist, da keine Trennung in Zellkern und Cytoplasma
gegeben ist.

Weiterführende Quellen:

Realisierung der genet. Informationhttp://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookPROTSYn.html
RNA-Splicinghttp://www.protocol-online.net/molbio/RNA/rna_splicing.htm
http://jade.ccccd.edu/BIOPAGE/faculty/cardenas/packngo/proteinsynthesis/sld012.htm
http://www.cc.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc731/transcript/transcript4.htm
Ribosomenhttp://ntri.tamuk.edu/cell/ribosomes.html
Nobelpreis 1958 in Physiologiehttp://www.nobel.se/laureates/medicine-1958.html
Genetischer Codehttp://psyche.uthct.edu/shaun/SBlack/geneticd.html
Codon-Tafel der Specieshttp://www.kazusa.or.jp/java/codon_table_java/
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