Proteinbiosynthese: Transkription und Translation

Proteinbiosynthese: Transkription und Translation

 

Proteine (Eiweiße) sind sozusagen die Grundbausteine des menschlichen Körpers - ein Großteil der in den Zellen enthaltenen Strukturen sowie die Enzyme (Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen beschleunigen) bestehen aus ihnen. Die Proteine werden von den Zellen des Körpers hergestellt - dieser Vorgang wird als Proteinbiosynthese bezeichnet.

 

 Genetischer Code

 

Jedes Protein besteht aus vielen kleinen aneinander gereihten Bausteinen, den Aminosäuren. Aus welchen Aminosäuren sich die einzelnen Proteine im menschlichen Körper jeweils zusammensetzen, ist in der DNA im Zellkern jeder Zelle gespeichert. Für die Herstellung von Proteinen muss die Zelle daher stets auf die in der DNA gespeicherte Information zurückgreifen. Ein Abschnitt der DNA, in dem die Information für die Bildung eines Proteins gespeichert ist, wird als Gen bezeichnet. Diese Information liegt in codierter Form, dem genetischen Code, vor.

 

Die Grundlage des genetischen Codes bilden die vier Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Jeweils drei aufeinander folgende Basen in der DNA bilden ein Basentriplett. Jedes dieser Basentripletts steht für eine Aminosäure. Die Abfolge der Basentripletts in der DNA zeigt, in welcher Reihenfolge die Aminosäuren aneinander gereiht werden, sodass letztlich das gewünschte Protein entsteht. Einige Basentripletts stehen nicht für eine Aminosäure, sondern zeigen an, dass der Bau eines Proteins beendet ist bzw. dass nun die Herstellung eines neuen Proteins beginnt.

 

 Transkription

 

Die genetische Information zum Bau von Proteinen befindet sich im Zellkern, die Proteine jedoch werden von der Zelle außerhalb des Zellkerns hergestellt. Da nicht einfach Abschnitte der DNA, die die Informationen über die Herstellung eines Proteins enthalten, in das Zytoplasma wandern können, müssen sie kopiert werden. Diese Anfertigung einer Kopie von einem DNA-Abschnitt wird als Transkription bezeichnet. Damit eine Kopie des benötigten DNA-Abschnitts angefertigt werden kann, muss sich dieser Abschnitt zunächst entspiralisieren. Auch die Bindungen zwischen den Basen der DNA müssen vorübergehend gelöst werden. An diesen entspiralisierten Abschnitt lagern sich nun komplementäre Basen an (z. B. lagert sich an Guanin immer Cytosin an und umgekehrt), die zusammen mit Ribosemolekülen und Phosphorsäure die Messenger-(Botschafter-)RNA, besser bekannt als mRNA, bilden. Die mRNA ist damit praktisch das Negativ des betreffenden DNA-Abschnitts. Ein Basentriplett auf der mRNA wird als Codon bezeichnet.

 

 Translation

 

Damit das erforderliche Protein hergestellt werden kann, müssen die Informationen, die die mRNA aus dem Zellkern übermittelt, »übersetzt« werden - schließlich ist ein Codon der mRNA gleichbedeutend einer Aminosäure. Für diesen Vorgang, der als Translation bezeichnet wird, bedarf es eines Übersetzers. Diese Funktion übernehmen die Transfer-RNA (tRNA), die die mRNA, die inzwischen aus dem Zellkern ins Zytoplasma gewandert ist, an den Ribosomen - dem Ort des Proteinzusammenbaus - erwarten. Die tRNA haben eine einem Kleeblatt ähnelnde Form und besitzen an ihrem oberen Ende ein bestimmtes Basentriplett (Anticodon), mit ihrem unteren Ende befördern sie eine Aminosäure, die sie im Zytoplasma »aufgegriffen« haben. Welche Aminosäure das ist, wird von dem Basentriplett am oberen Ende bestimmt. An die Basentripletts bzw. Codons der mRNA hängen sich nun die komplementären tRNA mit ihren Anticodons an. Die jeweiligen Anticodons entsprechen nun wiederum den Basentripletts des DNA-Abschnitts, die jeweils eine Aminosäure kodieren und übersetzt wurden. Die vorübergehend an den tRNA hängenden Aminosäuren werden während der Phase des Proteinzusammenbaus an die ribosomale RNA (rRNA) geheftet, die Teil des Ribosoms ist. Später wird das entstandene Protein dann abgekoppelt und steht der Zelle und damit dem Organismus zur Verfügung.

 

 Ende der Proteinbiosynthese

 

Irgendwann ist der Zusammenbau eines Proteins abgeschlossen - das wird den tRNA, die ständig neue Aminosäuren aus dem Zytoplasma bringen, durch ein Stop-Codon vermittelt. Dies ist ein Basentriplett, das nicht für eine Aminosäure steht. Dementsprechend kann sich auch keine tRNA an dem betreffenden Codon der mRNA mehr anlagern. Der Eiweißzusammenbau wird abgebrochen - das Protein ist nun fertig gestellt.

 

Jetzt kann das Protein vom Körper verwendet werden: Entweder kann es zum Aufbau von Zellstrukturen benutzt werden oder es kann auch als Enzym bzw. Hormon tätig werden.