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Proteinbiosynthese - Transkription - Referat
Die Transkription ist einer der beiden wichtigen Teilprozesse der Proteinbiosynthese. Sie lässt sich in die Phasen Initiation, Elongation und Termination unterteilen. Bei Eukaryonten kommt es zudem zur Modifikation der prä-messenger RNA (prä-mRNA). Dies besteht aus Prozessierung und Spleißen.
Die Initiation findet im Zellkern von Eukaryonten und im Cytoplasma von Prokaryonten statt. Zuerst kommt es zur Trennung der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basenpaaren und so zur Entspiralisierung der DNA-Doppelhelix. Dann bildet ein Initiationskomplex an die TATA-Box. Diese befindet sich vor dem Promoter und besteht aus Thymin und Adenin, was das Aufspalten erleichtert. Der Promoter stellt die Bindungsstelle für das Enzym RNA-Polymerase und den Transkriptionsstart dar und bestimmt den Matrizenstrang. Anschließend bindet die RNA-Polymerase an die Promotorregion. Sie synthetisiert nun einen neuen Strang entlang des codogenen Strangs, welcher die Matrize für eine prä-mRNA von 5´ in 3´-Richtung ist.
Bei der Elongation wird zuerst eine Replikationsblase gebildet. Die RNA-Polymerase II synthetisiert nun aus sich komplementär anlagernden RNA-Nukleosid-Triphosphaten eine prä-mRNA. Diese besteht, anders als die DNA, aus einem Ribosezucker, ist einsträngig und besitzt statt Thymin die Nukleobase Uracil. Die Synthese erfolgt unter Abspaltung zweier Phosphat-Reste. Auch die Elongation findet im Zellkern von Eukaryonten und im Cytoplasma von Prokaryonten statt.
Ebenfalls im Zellkern von Eukaryonten beziehungsweise im Cytoplasma von Prokaryonten erfolgt nun die Termination. Bei Erreichen einer Terminatorsequenz, die das Ablösungssignal für die Freisetzung des Transkripts (also der prä-mRNA) darstellt, löst sich die RNA-Polymerase und die Transkription bricht ab. Bei Eukaryonten wird jedoch noch ein kleines Stück mehr prä-mRNA gebildet.
Anschließend kommt es zur Modifikation der prä-mRNA. Diese erfolgt nur imZellkern von Eukaryonten und bewirkt, dass die prä-mRNA zur mRNA wird. Die Modifikation lässt sich in zwei Schritte unterteilen.
Zuerst erfolgt die Prozessierung der prä-mRNA. Dabei wird eine Cap-Struktur am 5´-Ende der prä-mRNA gebildet, welche aus einem modifizierten Guanin-Molekül besteht. Diese stellt ein Reifungssignal und die Bindungsstelle für die kleine ribosomale Untereinheit bei der späteren Translation dar und erfüllt zusätzlich eine Schutzfunktion.
Am 3´-Ende der prä-mRNA wird ein Poly-A-Schwanz, bestehend aus 50 bis 200 Adenin-Nukleotiden, gebildet. Auch dieser hat eine Schutzfunktion und verlangsamt außerdem den Abbau des mRNA-Transkripts im Cytoplasma.
Nun kommt es zum Spleißen. Dies erfolgt durch das Enzym Spleißosom, welches aus Proteinen und small nuclea ribonucleoproteins (snRNPs) besteht. Die snRNPs bestehen wiederum aus RNA, die sich in kleinen Zellkern-Ribonukleoproteinen befindet. Aufgrund der Intronsequenz, die keine codierenden Gene enthält, wird die Spleißstelle entfernt.
Das Spleißsignal stellen kurze Nukleotidsequenzen an beiden Enden der prä-mRNA sowie eine bestimmte Basen-Sequenz im Inneren des Introns dar. Nun werden die Introns von Enzymen wie dem Spleißosom herausgeschnitten und die Exons werden druch kovalente Bindungen wieder miteinander verknüpft. Anschließend liegt eine fertig modifizierte mRNA vor und die Translation kann erfolgen.
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