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Translation: Ablauf, Regulation und Hemmstoffe

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 21 min
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Steckbrief

In der Translation wird die Nucleotidsequenz der mRNA in einem vom Startcodon vorgegebenen Leseraster in die Aminosäuresequenz eines Proteins übertragen. Die einzelnen Reaktionsschritte werden von Ribosomen bzw. den in ihnen enthaltenen ribosomalen RNAs (rRNAs) katalysiert.

Während die Knüpfung der Peptidbindung und die Termination der Translation bei Pro- und Eukaryoten ähnlich ablaufen, wird die Initiation der Eukaryoten von einer sehr viel komplexeren Maschinerie durchgeführt, als es bei Prokaryoten der Fall ist.

Bei Eukaryoten dirigieren im Verlauf der Initiation über ein Dutzend eukaryotische Initiationsfaktoren (eIFs) die methioninbeladene Initiations-tRNA, die kleine und die große Untereinheit der Ribosomen zum Startcodon AUG auf der mRNA und sorgen für die Ausbildung des Initiationskomplexes. Während der Elongation werden neue, mit Aminosäuren beladene tRNA-Moleküle zur mRNA gelotst, wo sie mit ihren Anticodons an die passenden Codons auf der mRNA binden. Die wachsende Peptidkette wird über eine Peptidbindung mit der neu hinzukommenden Aminosäure verknüpft und das Ribosom bewegt sich um genau 3 Nucleotide auf der mRNA weiter. An diesen Vorgängen sind 3 eukaryotische Elongationsfaktoren (eEFs) beteiligt. Ist ein Stoppcodon erreicht, findet sich keine passende tRNA. In einem als Termination bezeichneten Vorgang wird das Polypeptid mithilfe eukaryotischer Releasing-Faktoren (eRFs) freigesetzt. Die Untereinheiten des Ribosoms trennen sich und lösen sich von der mRNA.

Antibiotika und Zytostatika können die Translation hemmen. Ein bedeutender Inhibitor der Translation ist auch das Diphtherietoxin.

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Translation bei Eukaryoten

Während der Initiation bindet die methioninbeladene Initations-tRNA an die kleine Untereinheit des Ribosoms und beide zusammen lagern sich an die mRNA. Der Komplex bewegt sich auf der mRNA bis zum Startcodon AUG. Die große ribosomale Untereinheit tritt hinzu, der Zusammenbau des Initiationskomplexes ist abgeschlossen. Während der Elongation binden Aminoacyl-tRNAs an passende Basentripletts auf der mRNA und die wachsende Peptidkette wird auf die neu hinzugekommene Aminosäure übertragen, während sich das Ribosom auf der mRNA fortbewegt. In der Termination werden das fertige Protein, die mRNA wie auch die ribosomalen Untereinheiten freigesetzt.

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    Ablauf der Translation

    Die zentralen Mechanismen der Knüpfung einer Peptidbindung zwischen Pro- und Eukaryoten ähneln sich stark und bei beiden dient GTP als unmittelbare Energiequelle für verschiedene Reaktionen im Verlauf der Translation. Dennoch gibt es zwischen beiden Systemen große Unterschiede sowohl im Aufbau der Ribosomen als auch bei der Initiation und Regulation der Translation. An dieser Stelle beschreiben wir die Translation bei Eukaryoten.

    Initiation der Translation

    Alleine für die Initiation der Translation werden mehr als ein Dutzend eukaryotische Initiationsfaktoren (eIFs) benötigt, die die ribosomalen Untereinheiten zum Startcodon dirigieren und Ansatzpunkte für Regulationsmechanismen darstellen. Bei der Initiation spielen auch die 5'-Cap-Struktur und der Poly(A)-Schwanz am 3'-Ende der mRNA eine wichtige Rolle.

    Zu liegen die mRNA und die beiden ribosomalen Untereinheiten frei im Zytosol vor. An die sind 2 eIFs gebunden, um die vorzeitige Anlagerung der 60S-Untereinheit zu verhindern (1 im Bild). , der mit der 40S-Untereinheit zum assoziiert (2 im Bild).

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      Ablauf der Translation

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      zuletzt bearbeitet: 17.11.2022
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Roland Netzker, 10.07.2022
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