Die Struktur der Desoxyribonukleinsäure - DNA - wurde vor Jahren als Doppelhelix nachgewiesen, aber die Konvention, jeden Strang zu benennen, ist für Wissenschaftler und Studenten gleichermaßen zu einem Thema der Verwirrung geworden. Unter den DNA-Paaren heißt eines Watson und das andere Crick, nach den beiden Mitentdeckern der DNA. Doch in der wissenschaftlichen Literatur ist man sich uneins, welcher Strang welchen Namen erhalten soll. Das Watson-Crick-Namenssystem sollte die unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften jedes Strangs in der DNA-Struktur anzeigen, was das gleiche Ziel der anderen Namenssysteme ist. Es ist entscheidend, die unterschiedlichen Kontexte zu verstehen, in denen die einzelnen Stränge unterschiedliche Namen annehmen müssen. Zwei perfekte Beispiele sind ihre unterschiedlichen Rollen bei der DNA-Replikation oder -Transkription. Zu wissen, was jeder Strang in einem biologischen Prozess tut, hilft zu klären, warum ihm dieser Name gegeben wurde.
Anti-Sense ist kein Unsinn
Transkription ist der Vorgang des Kopierens von DNA in RNA. Dies wird durch ein Enzym namens RNA Polymerase (RNA Pol) durchgeführt. RNA Pol liest bei der Herstellung des RNA-Moleküls nur einen der beiden DNA-Stränge. Das doppelsträngige DNA-Molekül wird aufgespalten und RNA Pol bindet an einen Strang, der gelesen und kopiert wird. Dieser Strang wird als Template-Strang oder Antisense-Strang bezeichnet. Das produzierte RNA-Molekül ist komplementär zum Matrizenstrang, d. h. die Nukleotide des Matrizenstrang und RNA-Molekül passen nach den Regeln zueinander: Adenin zu Uracil und Guanin zu Cytosin.
Das macht Sinn
Wenn RNA von DNA transkribiert wird, bindet die RNA-Polymerase an den Matrizenstrang und kopiert ihn. Der verbleibende Strang wird als kodierender Strang (siehe Referenz 5) oder als Sense-Strang bezeichnet. Angesichts der Basenpaarungsregeln von Nukleinsäuren (A-Paare mit T und G-Paare mit C) hat der kodierende oder Sense-Strang der DNA eine identische Sequenz wie die der produzierten RNA. Die Ausnahme hier ist, dass RNA das Nukleotid U (Uracil) anstelle von T (Thymin) enthält, die beide mit A (Adenin) paaren.
Sanfte Fahrt
Vor der Mitose oder Zellteilung muss die Zelle ihre DNA replizieren, damit jede Tochterzelle eine identische Anzahl von DNA-Strängen hat. DNA-Polymerase ist das Enzym, das lange DNA-Abschnitte in mehr DNA kopiert. An der Replikationsgabel entpackt sich das DNA-Molekül, um eine Blase zu bilden, in die die Polymerase gleitet. Polymerase bindet an beide Stränge der abgewickelten DNA und beginnt, Kopien beider Stränge zu erstellen. Eine der Kopien wird als einzelner kontinuierlicher Strang hergestellt, der als führender Strang bezeichnet wird. Die DNA-Replikation ist ein weiterer Fall, bei dem die DNA-Stränge unterschiedliche Namen haben.
Stop-and-Go-Verkehr
Die antiparallele Struktur der DNA-Leiter bedeutet, dass ein Strang von Kopf zu Schwanz verläuft, während der andere Strang von Schwanz zu Kopf verläuft. Während der DNA-Replikation muss die DNA-Polymerase beide Stränge gleichzeitig lesen und kopieren, obwohl sie in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Weil DNA-Polymerase DNA-Stränge nur in eine Richtung lesen und kopieren kann – Schwanz an Kopf – den Strang the die Polymerase in der Kopf-Schwanz-Orientierung trifft, kann nicht als eine kontinuierliche Einheit gelesen und kopiert werden Strand. Dieser Kopf-Schwanz-Strang wird als kurze Fragmente kopiert, die Okazaki-Fragmente genannt werden, die später zu einem langen Strang verschmolzen werden. Bei der DNA-Replikation wird der Strang, der in Fragmenten gebildet wird, als nacheilender Strang bezeichnet.