Übersetzung

Unter Translation versteht man den Prozess der Synthese von Proteinen aus der genetischen Information, die in der Boten-RNA (mRNA) enthalten ist. Nach der Transkription stellt sie den letzten Schritt der Genexpression dar. Dieser Prozess wird von Ribosomen, Proteinkomplexen und spezialisierten RNA-Molekülen durchgeführt. Ribosomen, Transfer-RNA (tRNA) und andere Proteine produzieren als Endprodukt der Translation eine Kette von Aminosäuren – das Polypeptid.

Durch Übersetzung entstehen die Bausteine des Lebens

Proteine werden als Bausteine des Lebens bezeichnet, weil sie die überwiegende Mehrheit aller Organismen ausmachen – von Muskelfasern über Haare auf Ihrem Kopf bis hin zu Komponenten Ihres Immunsystems – und der Bauplan für jedes dieser Proteine durch die in ihnen vorkommenden Gene kodiert wird DNA jeder Zelle. Das zentrale Dogma der Biologie besagt, dass genetische Informationen durch die Prozesse der Transkription und Translation in funktionelle Proteine umgewandelt werden.

Die Übersetzung findet außerhalb des Kerns statt

Eukaryoten haben einen membrangebundenen Kern, in dem mRNA von DNA transkribiert wird. Nach der Transkription wird mRNA aus dem Zellkern transportiert, um in eine Kette von Aminosäuren – ein Polypeptid – und schließlich in ein funktionelles Protein übersetzt zu werden. Dies kann im Zytoplasma oder im rauen endoplasmatischen Retikulum stattfinden, wo die Polypeptide weiter modifiziert werden. Im Gegensatz dazu fehlt Prokaryoten ein Kernkompartiment, sodass die Translation bei Prokaryoten im Zytoplasma stattfindet, während die mRNA noch transkribiert wird.

Die Reihenfolge der Codons in der mRNA bestimmt die Polypeptidsequenz

Jedes Codon in der mRNA entspricht einer der 20 Aminosäuren, die eine Zelle vorrätig hat, sowie Stoppcodons, die nicht für Aminosäuren kodieren. Ein weiteres RNA-Molekül, die Transfer-RNA (tRNA), ist dafür verantwortlich, den Ribosomen während der Translation die richtige Aminosäure basierend auf der Codon-Sequenz bereitzustellen. An einem Ende des tRNA-Moleküls binden Enzyme, sogenannte Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, die spezifische Aminosäure kovalent an die Bindungsstelle, während die Anticodon-Sequenz am anderen Ende der tRNA dafür sorgt, dass die richtige Aminosäure an das Ribosom geliefert wird. Einige tRNA-Moleküle sind in der Lage, an mehr als eine Codonsequenz zu binden, was eine Kodierungsvielfalt ermöglicht, die als Wobble-Effekt bekannt ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass tRNA-Moleküle im Vergleich zu den ersten beiden Nukleotiden eine geringere Bindungsspezifität für das dritte Nukleotid in der mRNA-Codonsequenz aufweisen.

Einige Erbkrankheiten sind auf Übersetzungsfehler zurückzuführen

Die Übersetzung ist ein komplexer Prozess, der von einer Vielzahl zellulärer Komponenten abhängt. Mutationen, die einen Teil dieses vielfältigen Werkzeugkastens betreffen, können Krankheiten verursachen. Beispielsweise entsteht die Eisenspeicherkrankheit Hyperferritinämie, auch bekannt als Kataraktsyndrom, durch Mutationen in der 5'-untranslatierten Region der mRNA, einer Region, die für die Rekrutierung von Translationsinitiationsproteinen wichtig ist. Diese Mutationen führen zu ungewöhnlich hohen Translationsraten des Eisenproteins Ferritin, was dazu führt, dass es sich im Blut und Gewebe der betroffenen Patienten ansammelt. Die Folge ist eine Trübung der Augenlinsen. Andere Krankheiten stehen im Zusammenhang mit Mutationen in den Genen, die für tRNAs und ribosomale Untereinheiten kodieren. Beispielsweise ist die Knochenmarkserkrankung Diamond-Blackfan-Anämie auf Mutationen im RPS19-Gen zurückzuführen, einem Bestandteil der kleinen ribosomalen Untereinheit.