Transkription: Ablauf, Regulation und Hemmstoffe

Die Prinzipien der prokaryotischen Transkription und der eukaryotischen Transkription und ihre einzelnen Phasen (Initiation, Elongation, Termination) sind zwar weitestgehend identisch, doch werden die Reaktionen bei Eukaryoten von einer sehr viel komplexeren Maschinerie durchgeführt und reguliert, als es bei Prokaryoten der Fall ist.

Im Verlauf der Initiation bindet das Schlüsselenzym der Transkription, eine RNA-Polymerase, an eine spezifische Nucleotidsequenz auf der DNA, den Promotor. Während sich der prokaryotische Promotor durch nur einige wenige typische Sequenzen auszeichnet, ist der eukaryotische Promotor wesentlich komplexer aufgebaut und enthält zahlreiche basale und regulatorische Elemente, die im Zusammenspiel mit Transkriptionsfaktoren und weiteren Proteinen insbesondere die Initiation der Transkription steuern. In der Elongation wird der codogene DNA-Strang in einen RNA-Strang transkribiert. Mit einer auf unterschiedliche Art und Weise kontrollierten Termination wird die Transkription beendet.

Die Gene eines Genoms werden nicht alle gleichzeitig und im selben Ausmaß exprimiert, sondern mit hoher Spezifität und sehr selektiv nur in bestimmten Geweben oder Zelltypen, in definierten Entwicklungsstadien, zu festgelegten Zeitpunkten, unter bestimmten physiologischen Bedingungen bzw. als Reaktion auf intra- und extrazelluläre Signale. Diese differenzielle Genexpression wird über verschiedene Mechanismen gesteuert.

Die Regulation der prokaryotischen Transkription erfolgt z.B. über:

• verschiedene σ-Untereinheiten der RNA-Polymerase

• Organisation von Genen in Operons (z.B. im Lac-Operon) und die selektive Synthese bzw. Aktivierung von Aktivatoren oder auch Repressoren

Die Regulation der eukaryotischen Transkription erfolgt z.B. über:

• Chromatinstruktur und Zugänglichkeit der Gene für die Transkriptionsmaschinerie

• regulatorische Transkiptionsfaktoren

Transkriptionsfaktoren sind aus unterschiedlichen Domänen aufgebaut und besitzen eine Vielzahl von Strukturmotiven, von denen einige bestimmte DNA-Sequenzen erkennen und an sie binden, andere dagegen der Wechselwirkung mit anderen Proteinen dienen.

Antibiotika und Zytostatika können die Transkription hemmen.