Das zweisträngige, doppelhelixförmige Molekül Desoxyribonukleinsäure (DNA) speichert den genetischen Code der meisten Organismen. DNA enthält nicht nur genetische Anweisungen für die Zellteilung und Reproduktion, sondern dient auch als Grundlage für Tausende von Proteinen. Dies beinhaltet zwei Prozesse: Transkription und Übersetzung.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Für die Proteinsynthese muss Boten-RNA aus einem DNA-Strang, dem sogenannten Template-Strang, hergestellt werden. Der andere Strang, der als kodierender Strang bezeichnet wird, stimmt in der Sequenz mit der Boten-RNA überein, außer dass Uracil anstelle von Thymin verwendet wird.
Transkription
Für die Proteinsynthese muss die DNA zuerst in Boten-Ribonukleinsäure oder mRNA kopiert werden. Dieser Vorgang wird als Transkription bezeichnet. Die mRNA enthält die kodierenden Informationen, um Proteine herzustellen. Im Gegensatz zur DNA ist RNA einzelsträngig und nicht helixförmig. Es enthält Ribose anstelle von Desoxyribose, und seine Nukleotidbasen unterscheiden sich dadurch, dass sie Uracil (U) anstelle von Thymin (T) enthalten.
Zunächst muss das Enzym RNA-Polymerase das prä-mRNA-Molekül zusammenbauen, das einen Abschnitt der beiden DNA-Stränge ergänzt. Da das Ziel nicht die Replikation, sondern die Proteinsynthese ist, muss nur ein DNA-Strang kopiert werden. Die RNA-Polymerase bindet zuerst an die Doppelhelix der DNA und arbeitet mit Proteinen, den sogenannten Transkriptionsfaktoren, um zu bestimmen, welche Informationen transkribiert werden müssen. An diesen DNA-Strang, den sogenannten Template-Strang, binden die RNA-Polymerase und die Transkriptionsfaktoren.
Die Einheit der RNA-Polymerase und der Transkriptionsfaktoren bewegt sich entlang des Strangs in einer Richtung von 3’ bis 5’ (3 prim zu 5 prim) und bildet einen neuen mRNA-Strang mit komplementären Basenpaaren. RNA-Polymerase baut die mRNA mit zusätzlichen Nukleotiden in Elongation auf. Die komplementären Nukleotide in mRNA unterscheiden sich jedoch von DNA dadurch, dass Uracil Thymin ersetzt. Die mRNA verläuft in einer Richtung von 5' bis 3' (5 Primzahlen zu 3 Primzahlen). Nachdem die Elongation beendet ist, trennt sich mRNA in Termination vom DNA-Matrizenstrang. Dann dient mRNA entweder als Botenstoff in der Zelle oder wird bei der Proteinbildung oder Translation verwendet.
Übersetzung
Die neu zusammengesetzte mRNA kann mit der Translation beginnen. Translation beinhaltet das Lesen der mRNA, um neue Proteine zu erzeugen. Codons, Sequenzen in Kombinationen von drei der mRNA-Nukleotide A, C, G oder U bilden Aminosäuren. Ribosomen, die proteinbildenden Einheiten der Zellen, arbeiten daran, neue Proteine aus Ketten dieser Aminosäuren aufzubauen.
Vorlagenstrang
Der DNA-Strang, aus dem mRNA aufgebaut ist, wird als Template-Strang bezeichnet, da er als Matrize für die Transkription dient. Er wird auch als Antisense-Strang bezeichnet. Der Schablonenstrang verläuft in einer 3’ bis 5’-Richtung.
Codierungsstrang
Der DNA-Strang, der nicht als Matrize für die Transkription verwendet wird, wird als kodierender Strang bezeichnet, da er entspricht der gleichen Sequenz wie die mRNA, die die Codonsequenzen enthält, die zum Aufbau notwendig sind necessary Proteine. Der einzige Unterschied zwischen dem kodierenden Strang und dem neuen mRNA-Strang besteht darin, dass anstelle von Thymin Uracil seinen Platz im mRNA-Strang einnimmt. Der kodierende Strang wird auch als Sense-Strang bezeichnet. Der kodierende Strang verläuft in einer 5’-3’-Richtung.
Die dualen Prozesse der Transkription und Translation könnten ohne die doppelsträngige Natur der DNA-Doppelhelix nicht ablaufen.
