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Transkription ist der organisch Prozess, bei dem die Nukleotidsequenz aus einem Stück DNA wird transkribiert zu Boten-RNA (mRNA). Die mRNA ist ein Botenstoff, der Informationen von der DNA an die Ribosom, der Ort, wo Proteinsynthese stattfinden. Die Transkription ist einer der ersten Schritte von Genexpression. Es findet in allen bekannten statt Organismen, funktioniert aber nicht in jedem Organismus gleich.
Sowohl DNA als auch RNA sind Nukleinsäuren: lange Polymere von Nukleotide wo genetische Informationen gespeichert sind. Während der Transkription wird die Nukleotidsequenz in der DNA von einem Enzym namens . gelesen RNA-Polymerase. Dieses Enzym produziert dann ein einzelsträngiges, komplementär RNA-Kette. Diese RNA-Kette ist im Wesentlichen eine Kopie eines DNA-Stücks und heißt RNA-Transkript erwähnt.
Das DNA-Stück, das während der Transkription transkribiert wird, ist Teil von a Gen. Kodiert das Gen für ein Protein, wird bei der Transkription mRNA produziert. Die mRNA wiederum dient als Matrize für die Produktion von Proteinen über Übersetzung. Ein Gen kann auch für ein anderes RNA-Molekül kodieren, wie z microRNA, ribosomale RNA (rRNA), Transfer-RNA (tRNA). Diese RNA-Moleküle kodieren nicht für Proteine, sondern erfüllen ihre eigene Funktion in der Zelle.
Allgemeiner Betrieb
Die Transkription beginnt, wenn das Enzym RNA-Polymerase bindet an eine bestimmte Sequenz von stickstoffhaltigen Basen. Eine solche Stelle in der DNA wird als bezeichnet Promoter. Der Promotor befindet sich vor dem Gen, das transkribiert wird. Der Promotor wird von bestimmten DNA-bindenden Proteinen erkannt: die Sigma-Faktor bei Prokaryoten und Transkriptionsfaktoren bei Eukaryoten. Sie markieren den Beginn der Transkription.
Wenn die RNA-Polymerase an einen Promotor gebunden hat, bricht sie von dort aus die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden DNA-Ketten auf. Die Helixstruktur verschwindet und die Ketten trennen sich. Die RNA-Polymerase liest einen der DNA-Stränge, den sogenannten sterben string (Schablone) in Richtung 3' bis 5'. Der andere Strang heißt der Kodierungsstrang.[ein] Die RNA-Polymerase bindet freie Ribonukleotide aus dem Kernplasma an die DNA-Nukleotide des Matrizenstrangs. Auf diese Weise wird der neue mRNA-Strang in 5' → 3'-Richtung synthetisiert. Die RNA-Polymerase bewegt sich immer weiter entlang der DNA, bis sie das Ende des Gens erreicht.
Da die RNA-Polymerase wiederum auf eine bestimmte Sequenz stickstoffhaltiger Basen in der DNA trifft (die Terminator), stoppen Sie die Transkription. Anschließend wird die RNA-Polymerase freigesetzt und das gebildete RNA-Molekül verlässt das Enzym. Sobald das Enzym passiert ist, kehrt die DNA in ihre ursprüngliche Form zurück. In Eukaryoten wie Pflanzen und Tieren ist die Chromatin werden zunächst lokal despiralisiert, um die Transkription zu ermöglichen. Diese Entfaltung bestimmt, in welchem Umfang die Transkription stattfindet.
Eukaryontische Transkription
Die Transkription kann durch DNA-abhängige RNA-Polymerasen durchgeführt werden. Diese RNA-Polymerasen synthetisieren einen Strang von Ribonukleotiden. eukaryotische Zellen enthalten fünf verschiedene Typen RNA-Polymerasen, d.h. RNA-Polymerase I, II, III, IV und V, wobei IV und V nur in Pflanzen vorkommen.
Transkriptionsenzyme
- RNA-Polymerase I transkribiert einen rRNA-Strang mit an Sedimentationskoeffizient ab 45S. Dieser 45S rRNA-Strang ist ein Vorläufer eines Trios von ribosomalen RNAs, jede mit einem anderen Sedimentationskoeffizienten (5.8S rRNA / 18S rRNA / 28S rRNA). Durch RNA-Modifikation werden die drei verschiedenen rRNAs aus dem 45S-rRNA-Strang gewonnen.
- RNA-Polymerase II transkribiert hnRNA, das nach RNA-Modifikation als mRNA. Dieses Enzym transkribiert auch snRNAVorläufer, die in snRNA modifiziert werden.
- RNA-Polymerase III synthetisiert Vorläufer, die nach RNA-Modifikation als tRNA, 5S-rRNA und bestimmte snRNAs.
- RNA-Polymerase IV ist an der Herstellung von kleine störende RNA (siRNA) in Pflanzen.
- RNA-Polymerase V ist beteiligt an der siRNA-Direkte de novoMethylierung in Pflanzen, was zu heterochromatischzum Schweigen bringen.[1]
Transkriptionsmechanismus
Polymerase heftet sich an die Promotorregion der DNA. Dieser befindet sich am 5'-Ende des kodierenden Strangs. Zur Bindung der Polymerase trägt eine bestimmte Sequenz in der DNA bei, die sogenannte TATA-Box (Grundreihenfolge '..TATAAA..'). Dies ist auch der Ausgangspunkt der Transkription für die Synthese von RNA.
Einleitung
Mehrere Proteine sind beteiligt, um der RNA-Polymerase zu ermöglichen, sich zu montieren und zu starten. Bei Bakterien ist die Sigma-Faktor ein Initiativakteur, der für die Spezifität der RNA-Polymerase, so dass es Promoter kann die richtigen Gene binden und transkribieren. Als Reaktion auf unterschiedliche Bedingungen des Organismus werden verschiedene Sigmafaktoren aktiviert. Jedes RNA-Polymerase-Molekül kann mit einem Sigma-Faktor binden.
Zusätzlich zu Sigma-Faktor sind die basale Transkriptionsfaktoren von Interesse. Zusammen mit der RNA-Polymerase bilden sie die basaler Transkriptionskomplex. Am Ende der Wechselwirkung ist die Initiationsphase abgeschlossen und die RNA-Polymerase wird mehrmals phosphoryliert, wodurch sie sich vom basalen Transkriptionskomplex ablösen kann.
Verlängerung
Die RNA-Synthese kann gestartet werden und der RNA-Strang wächst in 5' → 3'-Richtung. Diese Phase wird Elongation genannt. Bei der Elongation muss die doppelsträngige DNA immer kurz vor der RNA-Polymerase abgetrennt werden. Dies wird durch einen Transkriptionsfaktor erreicht, nämlich TFIIH (Transkriptionsfaktor II mit Helikase-Aktivität) Unmittelbar nach der Elongation wird am 5'-Ende des RNA-synthetisierenden Stranges ein Schutzelement, ein sogenanntes 'Cap' aufgebracht.
Beendigung
Die Elongation stoppt, wenn die Polymerase wieder auf eine bestimmte Sequenz trifft. Diese Basensequenz wird Polyadenylierungssequenz genannt und dient als Stoppsignal (Basensequenz = '..AATAA..')
Die letzte Stufe der Transkription hat begonnen und wird als Termination bezeichnet. Hier endet die Transkription und die synthetisierte RNA wird abgespalten. Kurz darauf wird auch die RNA-Polymerase abgekoppelt.
Transkriptionskontrolle
Es gibt sogenannte Verstärker, wie die GC-Box, und Schalldämpfer auf der DNA vorhanden sind, die die Häufigkeit der Transkriptionsinitiation und damit das Ausmaß der Expression des Gens bestimmen. Neben der RNA-Polymerase enthält der Transkriptionskomplex noch viele weitere Proteine: die Aktivatoren (wie Sp1), Koaktivatoren, ein TATA-bindendes Protein und fünf weitere Grundfaktoren.
RNA-Modifikation
Es gibt auch in der Prä-mRNA noch Introns für, die nicht an der Kodierung eines Proteins beteiligt sind und durch Spleißen aus der prä-mRNA geschnitten.
Siehe auch
NüsseQuellen
Externer Link
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