Von der DNA zum Protein

Die DNA enthält Gene, Sequenzen von Nukleotiden, von denen einige Anweisungen sind, die für die Reihe der Aminosäuren in einem Protein kodieren. Der Fluss genetischer Informationen von der DNA über die RNA bis zum Protein ist ein Prozess, der als das zentrale Dogma bekannt ist.

Der erste Schritt dieses Prozesses ist die Transkription, bei der ein RNA-Polymerase-Enzym eine RNA-basierte Kopie oder ein Transkript des Gens synthetisiert. Die DNA wird als Vorlage verwendet, wobei jede neue RNA-Base, die dem Transkript hinzugefügt wird, komplementär zum ursprünglichen DNA-Strang ist.

Einige Transkripte, die als Boten- oder mRNA bezeichnet werden, kodieren für Proteine, während nicht-kodierende Transkripte an anderen zellulären Prozessen beteiligt sind. So sind beispielsweise ribosomale rRNA und Transfer-tRNA an der Proteinsynthese beteiligt.

Der nächste Schritt ist die Translation, bei der mRNA entschlüsselt wird, um eine Kette von Aminosäuren zu synthetisieren. Eine Reihe von Anweisungen, die als genetischer Code bekannt sind, wird verwendet, um die mRNA zu lesen.

Die meisten Organismen verwenden denselben universellen Code, der aus drei Nukleotidgruppen besteht, die als Codons bezeichnet werden und sich in spezifische Aminosäuren übersetzen lassen.

Es gibt 64 verschiedene Nukleotid-Tripletts, aber nur 20 Standardaminosäuren in Proteinen, die den Code degenerieren, d.h. mehrere Codon-Sätze können die gleiche Anweisung geben. Einundsechzig Sätze geben den Code für Aminosäuren an, und drei signalisieren den Stopp der Translation.

Die Translation erfolgt am Ribosom, einem großen Komplex aus rRNAs und Proteinen, mit Hilfe von tRNA.

tRNA hat eine Struktur mit drei Haarnadeln. Eine Schleife enthält eine Sequenz, die als Anticodon bezeichnet wird und komplementäre Basen zum Codon hat.

Eine Aminosäure, die dieser Sequenz entspricht, wird am Ende der tRNA angehängt, die sie in das Ribosom transportiert.

Proteine, die als Initiationsfaktoren bezeichnet werden, bringen die kleine Ribosomeneinheit, eine Initiator-tRNA und die mRNA zusammen. Nach dem Zusammenbau des Komplexes gleitet das Ribosom entlang der mRNA auf der Suche nach der Startstelle der Translation.

Hier bindet das Initiator-tRNA-Anticodon an das komplementäre Codon, die große Ribosomeneinheit an die Assemblierung und die Translation wird eingeleitet. Wenn die nächste tRNA eintrifft, wird die Aminosäure vom Initiator abgelöst und auf die benachbarte Aminosäure übertragen, was zu einer wachsenden Polypeptidkette führt.

Die Zugabe von Aminosäuren wird so lange fortgesetzt, bis ein Stoppcodon in der mRNA nachgewiesen wird. Das Ribosom gibt dann die Kette frei, so dass sie sich zu einem funktionsfähigen Protein falten kann.