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Transkription: Grundlagen

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 14 min
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Steckbrief

Im Verlauf der Transkription wird die in der Nucleotidsequenz der DNA enthaltene und auf Gene verteilte genetische Information abgelesen und in unterschiedliche RNA-Typen übertragen. Prä-mRNA bzw. mRNA sind die Produkte der Transkription proteincodierender Gene und dienen als Vermittler für die Proteinsynthese (Translation). Die RNAs nicht proteincodierender Gene wie tRNA und rRNA übernehmen Funktionen als Adapter, Strukturkomponenten, Regulatoren oder Katalysatoren.

Schlüsselenzyme der Transkription sind die DNA-abhängigen RNA-Polymerasen. Sie lesen den informationstragenden DNA-Strang ab und stellen mithilfe der Ribonucleosidtriphosphate ATP, GTP, CTP und UTP einen dazu komplementären RNA-Strang her. Prokaryoten besitzen einen Typ von RNA-Polymerase, um alle RNA-Formen zu synthetisieren, bei Eukaryoten sind es drei Typen von RNA-Polymerasen, die unterschiedliche Arten von RNA-Molekülen herstellen. Eine weitere RNA-Polymerase ist in den Mitochondrien lokalisiert.

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RNA-Synthese

Oben: Der DNA-Doppelstrang wird im Bereich der RNA-Polymerase entwunden. Die hinzutretenden Ribonucleosidtriphosphate binden über eine komplementäre Basenpaarung an den informationstragenden DNA-Strang und werden zu einem RNA-Strang verknüpft. Die endständigen Phosphatreste der Ribonucleotide werden als Pyrophosphat (PPi) freigesetzt. Unten: Die Ribonucleotide werden mit dem 3′-OH-Ende (offenes Dreieck) der wachsenden RNA-Kette verknüpft. Die RNA-Polymerase bewegt sich in Richtung des waagerechten Pfeils entlang des DNA-Stranges. Dabei winden sich DNA und RNA umeinander (Drehpfeile; dunkle Dreiecke).

(Quelle: Nordheim, Knippers, Molekulare Genetik, Thieme, 2018)
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    Einführung

    Die DNA ist der Träger der genetischen Information. Diese Information ist auf definierte Einheiten, die Gene, verteilt, die funktionelle Produkte codieren. Bei proteincodierenden Genen sind diese Produkte Proteine – ihre Synthese verläuft über die Bildung einer Messenger-RNA (mRNA) als Informationsträger. Bei Genen, die keine Proteine codieren, sind die Produkte der Transkription Nucleinsäuren wie tRNA und rRNA, die als Adapter, Strukturkomponenten, aber auch Regulatoren oder Katalysatoren dienen. Die Gesamtheit der vererbbaren Information einer Zelle bezeichnet man als Genom.

    In einem ersten Schritt der Genexpression, der , stellen DNA-abhängige RNA-Polymerasen von den Gensequenzen mit einem der beiden DNA-Stränge als Matrize eine im Wesentlichen einzelsträngige RNA-Kopie () her. Doch nicht alle Gene eines Genoms werden ständig transkribiert. Die in der DNA neben den Genen vorhandenen (auch als Kontrollelemente bezeichnet) halten Informationen zur bereit, sodass in einer Zelle lediglich eine Auswahl an Genen aktiv ist. Die Gesamtheit der zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle oder einem Zelltyp vorhandenen Transkripte bezeichnet man als .

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      zuletzt bearbeitet: 13.03.2023
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Roland Netzker, 29.06.2022
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