Vom Gen zum Genprodukt: Die Genexpression

Möchte man sich den Prozess von DNA zum Protein bildlich vorstellen, kann man das wie folgt: Die DNA stellt ein Buch mit vielen Rezepten (=Genen) in einer Bibliothek (=Zellkern) dar. Mit diesem Buch muss man sorgfältig umgehen, es sollte nicht beschädigt und gut aufbewahrt werden. Schliesslich ist es das Ziel, dieses unversehrt an künftige Generationen weiterzugeben (zu vererben). Um ein Rezept aus diesem Buch zu kochen (=ein Gen abzulesen), kopiert man das Rezept (Transkription eines Gens). Diese Kopie (=mRNA) kann man aus der Bibliothek heraus mit in die Küche (Zytoplasma) nehmen, wo ein Koch (=das Ribosom) aus dem Rezept ein Gericht (=Protein) kocht. Braucht man grössere Mengen eines jeweiligen Gerichts, macht man mehrere Kopien, die man an mehrere Köche verteilen kann. Braucht man das Rezept nicht mehr oder wird es unlesbar, kann man es wegwerfen (RNA Abbau) und beim nächsten Mal wieder neue Kopien verwenden.

Die Aktivität der Gene wird gesteuert durch die Genregulation, welche den genauen Zeitpunkt des oben beschriebenen Vorgangs festlegt, sowie die richtigen Gene auswählt. Der Prozess der Genexpression ist äusserst komplexen Abläufen unterlegen. Wenn von einem Gen ein mRNA-Molekül hergestellt wird, muss dieses noch eine Art Reifungsprozess durchmachen, bevor es als Vorlage für die Proteinsynthese dienen kann (z.B. «Capping», «Spleissen» oder «Polyadenylierung»). Man nennt dies RNA Prozessierung. Wird die RNA richtig prozessiert, so signalisiert dies der Zelle, dass die RNA intakt ist, keine Fehler enthält und weiterverwendet werden soll. Denn - um bei der Rezept-Analogie zu bleiben - die Zelle will verhindern, dass ein fehlerhaftes Rezept zum Kochen verwendet wird, da dies nicht nur «Energieverschwendung» bedeutet, sondern für die Zellen durchaus gefährliche Konsequenzen haben kann. Bei der Proteinsynthese finden weitere Mechanismen der Qualitätskontrolle statt, die sicherstellen, dass nur intakte Proteinmoleküle die Proteinmaschinerie verlassen.