Das genetische Material der meisten Organismen ist die DNA, die die für die Entwicklung, Funktion und Fortpflanzung des Organismus erforderlichen Informationen speichert. DNA ist ein langes Nukleotidstück, in dem sowohl kodierende als auch nicht-kodierende Bereiche innerhalb der Nukleotidsequenz identifiziert werden können. Die kodierenden Regionen enthalten die Informationen für die Produktion von funktionellen Proteinen in den Organismen. Der Prozess der Produktion der Polypeptidkette des Proteins innerhalb der Zelle wird als Proteinsynthese bezeichnet. Die Transkription von DNA in mRNA und die Translation von mRNA in eine Aminosäuresequenz des Proteins sind die aufeinanderfolgenden Schritte der Proteinsynthese.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Gene? – Definition, Funktionen, Rolle 2. Wie man DNA in mRNA umschreibt – Transkriptionsprozess

Schlüsselbegriffe: DNA, Gene, mRNA, Proteinsynthese, Transkription, Translation

Was sind Gene?

Gene sind DNA-Stücke, die proteinkodierende Regionen im Genom eines bestimmten Organismus enthalten. Protein-kodierende Region und regulatorische Region sind die beiden Segmente eines Gens. Die proteinkodierende Region eukaryontischer Gene enthält Introns und Exons. Die regulatorische Sequenz eines Gens enthält Nukleotidsequenzen wie Promotor, Enhancer und Silencer, die für die Regulation der Genexpression verantwortlich sind. Gene sind in Chromosomen enthalten, wie in Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1: Gen

Ein vollständiger Satz von Genen einer bestimmten Art wird von einem Organismus während der Fortpflanzung vererbt. Die alternativen Formen eines Gens werden als Allele bezeichnet. Verschiedene Allele verleihen den Organismen in einer bestimmten Population phänotypische Variationen.

So transkribieren Sie DNA in mRNA

Proteinsynthese ist der Prozess der Produktion einer Polypeptidkette eines funktionellen Proteins basierend auf den in einem Gen gespeicherten Informationen. Die beiden Schritte der Proteinsynthese sind Transkription und Translation. Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinsynthese; hier wird ein mRNA-Molekül basierend auf der im entsprechenden Gen kodierten Information hergestellt.

Die RNA-Polymerase ist das Enzym, das an der Transkription beteiligt ist. Die Transkription wird durch die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor des Gens initiiert. Diese Bindung wird sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten durch Transkriptionsfaktoren erleichtert. Die sechs mit der RNA-Polymerase in Eukaryoten assoziierten Transkriptionsfaktoren sind TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF und TFIIH. Die Bindung der RNA-Polymerase an die DNA-Doppelhelix bildet a Transkriptionsblase. RNA-Polymerase liest den Antisense-DNA-Strang von 3' nach 5'-Richtung. Die Transkriptionsblase besteht aus etwa 14 Basen des ungewickelten doppelsträngigen Promotors. Dann werden komplementäre RNA-Nukleotide an den Antisense-Strang von der Transkriptionsinitiationsstelle von 5' nach 3' Richtung hinzugefügt. Die Zugabe von Nukleotiden wird an der Transkriptionsterminationsstelle gestoppt. An das Ende des 3'-Endes fügt das Enzym außerdem einen Polyadenylat-Schwanz hinzu. Der Transkriptionsprozess ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Transkription

Das von der RNA-Polymerase synthetisierte primäre Transkript ist als Prä-mRNA bekannt. Die eukaryotische Prä-mRNA besteht aus Introns, die beim RNA-Spleißen in posttranslationalen Modifikationen abgespalten werden sollen. Das alternative Spleißen von eukaryontischer Prä-mRNA produziert mehrere Proteine ​​aus einem einzigen Gen. Im Allgemeinen sind eukaryotische Gene in Genclustern organisiert, die als bekannt sind Operons. Die Gene in einem bestimmten Operon sind für eine bestimmte Funktion in der Zelle wie den Stoffwechsel verantwortlich. Diese Operons werden auf einmal transkribiert und produzieren mehrere Proteine ​​aus einem einzigen mRNA-Molekül.

Abschluss

Die Proteinsynthese ist ein Prozess zur Herstellung von Proteinen basierend auf der in einem Gen kodierten Information. Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinsynthese. Während der Transkription wird die proteinkodierende Region des Gens in ein mRNA-Molekül transkribiert, das schließlich für die Synthese der Polypeptidkette einer Translation unterzogen wird.

Referenz:

1. Venters, B.J. und B.F. Pugh. „Wie eukaryotische Gene transkribiert werden.“ Kritische Übersichten in Biochemie und Molekularbiologie., U.S. National Library of Medicine, Juni 2009, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Chromosom-DNA-Gen“ Von Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia2. „Transkriptionsprozess (13080846733)“ Von Genomics Education Program – Transkriptionsprozess (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia