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Translation: Grundlagen

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 16 min
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Steckbrief

Im Zytosol wird die Basensequenz der mRNA in eine Aminosäuresequenz und damit in ein Protein übersetzt. Diese Übersetzung ist die eigentliche Proteinbiosynthese und wird als Translation bezeichnet. Sie erfolgt nach den Regeln des genetischen Codes. In diesem ist festgelegt, welche Aminosäure von einer bestimmten Abfolge von 3 aufeinanderfolgenden Basen (Triplett, Codon) codiert und schließlich in das wachsende Polypeptid eingebaut wird. Zudem gibt es 1 Start- und 3 Stoppcodons für die Translation.

Vermittler in diesem Prozess sind die tRNA-Moleküle. Sie besitzen eine ausgeprägte Sekundärstruktur, die an ein Kleeblatt erinnnert, und enthalten typische modifizierte Nucleoside (z.B. Pseudouridin). Der Akzeptorarm, das 3‘-Ende der tRNA-Moleküle, dient der Bindung der Aminosäure. Der Anticodonarm ist für die Erkennung und Bindung an das Codon auf der mRNA zuständig. Dabei sind Codon und Anticodon antiparallel zueinander orientiert.

Die Beladung der tRNA-Moleküle mit den jeweiligen Aminosäuren übernehmen spezielle Enzyme, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen.

Die Proteinsynthese erfolgt an den Ribosomen. Den Ribosomen aller Organismen ist gemeinsam, dass sie aus 2 Untereinheiten – einer kleinen und einer großen – bestehen, von denen jede aus zahlreichen Proteinen und rRNA-Molekülen aufgebaut sind. Diese rRNAs haben teilweise katalytische Aktivität und werden daher auch als Ribozyme bezeichnet. Das entstandene Protein ist jedoch oft noch nicht funktionsfähig und muss noch während oder nach der Translation (co- oder posttranslational) modifiziert werden.

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Expression eines eukaryotischen proteincodierenden Gens

Die Transkription findet im Zellkern statt. Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor und beginnt an der TSS (+1) mit der Synthese der Prä-mRNA. Bereits während der Transkription (aber auch nach deren Abschluss) wird die Prä-mRNA zur reifen mRNA prozessiert. Die mRNA wird durch Kernporen aus dem Zellkern transportiert und im Zytosol an Ribosomen translatiert. Als Adapter dienen tRNA-Moleküle, die mit einer Aminosäure beladen sind und spezifisch an ein Basentriplett auf der mRNA binden. Im Ribosom werden die einzelnen Aminosäuren zu einem Polypeptid verknüpft, das anschließend freigesetzt wird. TSS, Transkriptionsstartstelle; UTR, untranslatierte Region

(Quelle: Nordheim, Knippers, Molekulare Genetik, Thieme, 2018)
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    Genetischer Code

    Der genetische Code ist universell, d.h., dass in allen Lebewesen auf der Erde derselbe Code verwendet wird. , die nicht vollständig dem Standardcode folgt. Der Code legt fest, welche Basen welche Aminosäure codieren. Da in DNA und RNA 4 Basen vorkommen, lassen sich rein rechnerisch 4 = 64 Aminosäuren verschlüsseln. Die Proteine unserer Zellen sind jedoch nur aus den 20 bzw., wenn man Selenocystein berücksichtigt, 21 Aminosäuren aufgebaut. Das bietet die Möglichkeit, dass mehrere Codons eine Aminosäure codieren können, was tatsächlich auf fast alle Aminosäuren zutrifft – . Eine Aminosäure wird meist von den beiden ersten Basen des Codons bestimmt. Die dritte Position kann von unterschiedlichen Basen besetzt sein; die codierte Aminosäure ändert sich dadurch nicht. Der Code ist daher in Richtung des üblichen Informationsflusses von der DNA über die RNA zum Protein zwar eindeutig, allerdings kann man nicht von einer Aminosäure auf ein Codon schließen. Aus diesem Grund bezeichnet man den oder redundant.

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      zuletzt bearbeitet: 16.01.2023
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Roland Netzker, 05.02.2022
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