Proteinbiosynthese

Die Transkription ist der erste Schritt von der Proteinbiosynthese. Transkription bedeutet hinüberschreiben/umschreiben (lat. transcribere). Die zur Proteinherstellung benötigten Informationen werden von der DNA in die mRNA umgeschrieben. Dies passiert durch ein sehr spezielles Enzm, die RNA - Polymerase.

Die mRNA wird benötigt, die Information aus dem Zellkern im Cytoplasma zu verwenden, weil das der Ort der Proteinherstellung bzw. Translation ist. Zudem können die Enzyme die Herstellungsschritte an der DNA nicht ausführen, weshalb auch bei Prokaryoten ohne Zellkern eine RNA produziert wird.

Die DNA besteht aus zwei Strängen, dem Sense-Strang und dem Antisense-Strang. Transkribiert wird nur der Antisense-Strang(=codogener Strang). Um diesen zu erhalten, muss die DNA aufgetrennt werden.

Die RNA-Polymerase öffnet den DNA-Doppelstrang an einem Promotor (DNA-Sequenz mit spezifische Basenabfolge an einem Genanfang)

Die RNA-Polymerase bewegt sich in 5‘-3‘-Richtung an der DNA entlang. Am Matrizenstrang (=codogener Strang) lagern sich in 5‘-3‘-Richtung die komplementären RNA-Nukleotide mit den passenden Basen an und bilden eine mRNA. Die Nukleotide befinden sich bereits in der Nähe des Enzyms und werden nicht von diesem produziert.

Die RNA-Polymerase stößt auf eine Terminatorsequenz (spezifische Basenabfolge). Sie hält an und löst sich von der DNA. Die fertige mRNA verlässt den Kern durch eine Kernpore.

Termination

Die Translation (engl. „translation“=Übersetzung) ist der zweite Schritt der Protheinbiosynthese. Hierbei wird die bei der Transkription produzierte Basensequenz der mRNA (messenger) in ein Protein übersetzt.
Immer drei Basen in bestimmter Anordnung (Basentriplett) codieren für eine Aminosäure. Die Basen können aus allen Kombinationen der vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (in der DNA: Thymin) bestehen. Der in der DNA gespeicherte Bauplan wird verwendet um ein Protein zu bauen.

Die eigentliche Übersetzung einer mRNA in ein Protein findet in einem Ribosom statt. Dieses setzt mit seinen beiden Teilen an der mRNA an und beginnt diese vom 5´zum 3´Ende auszulesen, bis es das Startcodon(welches nicht zwingend am Anfang der mRNA liegt) AUG erreicht. Dort beginnt es mit der Translation.

Ein Ribosom hat drei Stellen für Codons. Erreicht die erste Stelle des Ribosomen nun das Startcodon, beginnt es mit der Translation, indem es das eine tRNA (transfer) mit der passenden Aminosäure und den Gegenbasen zum Startcodon mit der mRNA verbindet.
Nun bewegt sich das Ribosom ein Codon weiter, sodass das Startcodon sich nun auf der zweiten Stelle befindet. Das sich auf der ersten Stelle befindende Codon der mRNA wird wiederum mit einer tRNA und damit mit der zugehörigen Aminosäure verbunden.

Bei der nächsten Bewegung verbindet sich die Aminosäure, die sich auf der dritten Stelle befindet mit der, auf der zweiten Stelle. Die tRNA auf der dritten Stelle verlässt das Ribosom ohne Aminosäure.

Der ganze Vorgang wiederholt sich, bis das Ribosom ein Stoppcodon (UAA, UAG und UGA) erreicht. Diese müssen sich nicht am Ende der mRNA befinden. Ist die Translation beendet, lösen sich Ribosom, Protein und tRNA von der mRNA, das Ribosom zerfällt in seine Einzelteile.

Woher wissen wir eigentlich welches Codon in welche Aminosäure übersetzt wird? Dazu gibt es die Codesonne: An dieser kann von innen nach außen Abgelesen werden, welches Codon welche Aminosäure ergibt. Möchten wir zum Beispiel herausfinden, zu welcher Aminosäure das Codon AUG gehört, so beginnen wir innen bei der Base Adenin und folgen dem Pfad über Uracil und Guanin und erhalten die Aminosäure Methionin.