RNA + Wissen

Vom Gen zum Genprodukt: Die Genexpression

Braucht die Zelle ein bestimmtes Protein, wird das Gen für dieses Protein in eine Art Botenmolekül überschrieben, die mRNA (messenger Ribonucleic Acid). Dieser Kopiervorgang – genannt Transkription – benötigt ein bestimmtes Enzym, die RNA-Polymerase. Die reife mRNA wird anschliessend von einem Ribosom in das Protein übersetzt. Dieser Prozess heisst Translation. Dieser Fluss genetischer Informationen von DNA zu RNA zu Protein findet in allen Lebewesen statt und ist somit (nahezu) universell. Man bezeichnet diese Abfolge daher auch also das „zentrale Dogma der Molekularbiologie“.

Während der Zellteilung wird die DNA verdoppelt, damit nach der Teilung beide Zellen das vollständige Erbgut besitzen. Dieser Vorgang wird als DNA-Replikation bezeichnet.

Bei Tieren, Menschen und Pflanzen findet die Transkription (Herstellung der RNA) im Zellkern statt und die Translation (Proteinsynthese) ausserhalb des Zellkerns im Zytoplasma. Bakterien haben keinen Zellkern, ihre ringförmige DNA befindet sich im Zytoplasma. Somit finden bei Bakterien beide Vorgänge im Zytoplasma statt.

Diese Abbildung wurde bereits 1970 publiziert (Miller OL Jr et. al. Science 1970) und zeigt eine Elektronenmikroskopie-Aufnahme eines bakteriellen Genoms, welches gekoppelt RNA und Proteine herstellt.

© Miller, Science 1970.
Mit freundlicher Genehmigung der AAAS (American Association for the Advancement of Science)

Die RNA

Die RNA ist sehr ähnlich aufgebaut wie die DNA. Während aber in der DNA als Zucker die Desoxyribose vorkommt, ist dies in der RNA die Ribose.

Nukleotid: Einzelbaustein der RNA, bestehend aus einer Phosphatgruppe, einem Ribosemolekül und einer Nukleobase

Die RNA besteht ebenfalls aus den Nukleobasen Adenin (A), Cytosin (C) und Guanin (G), hat jedoch anstelle von Thymin (T) die Nukleobase Uracil (U). Im Gegensatz zur DNA liegt die RNA meistens als Einzelstrang vor.

Die vier Nukleobasen in der RNA:
A = Adenin
U = Uracil
C = Cytosin
G = Guanin

RNA als Einzelstrang.

Interessant!

Nur 2 % der menschlichen DNA kodieren für Proteine, jedoch bis zu 95 % werden in RNA kopiert. Diversen Studien zufolge nimmt der Anteil an nicht-protein-codierenden DNA mit der Komplexität des Organismus zu. Mehr Informationen dazu findest Du hier.

Wenn von einem proteinkodierenden Gen ein mRNA-Molekül hergestellt wird, muss dieses noch eine Art Reifungsprozess durchmachen, bevor als Vorlage für die Proteinsynthese dienen kann. Ein wichtiger Teil dieses Reifungsprozesses ist das Splicing. Wie das Splicing funktioniert kannst du hier nachlesen.

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