Proteinsynthese in der Biologie - einfach erklärt

Teil 1 der Proteinbiosynthese: Die Transkription

Unter der Transkription versteht man den Prozess, bei dem ein Gen der DNA abgeschrieben wird. Sie stellt den ersten Abschnitt der Proteinsynthese. Dabei ist maßgeblich die mRNA beteiligt, die messenger (Boten) ribonucleic acid. Ziel der Transkription ist es, die Informationen des Gens abzulesen und anschließend in einem verarbeitungsfähigen Zustand zu einem Ribosom zu transportieren.

• Die RNA-Polymerase, ein Proteinkomplex lässt sich auf dem Promoter der DNA auf dem Gen, das abzulesen ist, nieder. Der Promoter besteht aus einer Basensequenz, die der RNA-Polymerase zeigt, wo die Transkription beginnt und stellt per Schlüsselprinzip die einzige Möglichkeit dar, an der diese auch binden kann.
• Die RNA-Polymerase befindet sich nun also auf dem Promoter und beginnt ab diesem Punkt einen Teil des DNA-Stranges (Doppel-Helix) zu entspiralisieren. Dabei werden mindestens 10 Basen freigelegt.
• Alle nun freien Basen des codogenen Stranges (DNA-Einzelstrang) werden durch komplementäre Nukleotide besetzt. Diese bilden zusammen die mRNA.
• Es wird hierbei nur von 3' in 5' Richtung abgelesen (wegen der Polarität). Außerdem paart sich hier Thymin mit Uracil, das in der RNA das sonst übliche Adenin ersetzt. Statt Desoxyribose fungiert zudem Ribose als Stabilisator.
• Der Promoter war der Anfang, der Terminator das Ende. Sobald die RNA-Polymerase die Terminator-Basensequenz erreicht hat, stoppt sie mit der Arbeit. Die durch die Nukleotide neu entstandene mRNA wird nun freigegeben.
• Fand dieser Vorgang innerhalb eines Eukaryoten statt, so wird die mRNA per Splicing noch einmal "überarbeitet" - es werden nutzlose Stücke der Basensequenz entfernt, um die folgende Translation reibungslos verlaufen zu lassen.

Die Translation der Proteinsynthese

• Nachdem die mRNA am Ende der Transkription den Zellkern verlassen hat und Richtung Ribosomen gewandert ist, steht sie zur Translation bereit. Hier wiederum kommt eine andere RNA dazu, die tRNA (transfer).
• Im Ribosom werden nun die tRNAs mit der passenden Stelle aus der mRNA zusammengeführt. Auf jeweils drei Basen der mRNA passt immer nur eine tRNA, die die drei komplementären Basen aufweist. Auch hier gibt es wieder einen speziellen Startpunkt, das Startcodon. Es hat die Basensequenz A-U-G und wird von der Start-tRNA besetzt.
• Ausgehend von diesem Punkt setzen daneben die nächsten tRNAs an. Aminosäuren der tRNA, die sich am obersten Ende befinden, werden per Peptidbindung verknüpft - es entsteht eine Aminosäurekette.
• Die tRNA verlässt nun das Ribosom, allerdings ohne ihre Aminosäure. Dieser Vorgang geht so lange, bis das Stoppcodon (U-G-A) erreicht wird.
• Die entstandene Aminosäurenkette löst sich letzten Endes vom Ribosom und wird per Faltung zu einer komplexeren Struktur: einem Peptid oder eben Protein - die Proteinsynthese ist beendet.