DNA-Transkription: Elemente, Mechanismen und RNA-Reifung

Elemente der DNA-Transkription

Für die Transkription der DNA in den Zellen sind folgende Elemente beteiligt:

• Original-DNA, die als Vorlage dient, von der kopiert wird.
• RNA-Polymerase: Verantwortlich für die RNA-Synthese basierend auf der DNA-Vorlage.
• Ribonukleotid-Triphosphate, die für die Kopie benötigt werden.
• Poly-A-Polymerase, kleines nukleäres Ribonukleoprotein, RNA-Ligase.

Mechanismus der Transkription

Wie bei der Replikation gibt es Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten. Die wichtigsten Unterschiede sind die Existenz mehrerer RNA-Polymerasen in Eukaryonten und die Notwendigkeit, eine "reife" RNA zu erzeugen, da einige RNAs Introns enthalten.

Der Prozess wird in drei Hauptphasen unterteilt:

1. Initiation (Einleitung)

• Die RNA-Polymerase bindet an eine spezifische Region der DNA vor dem zu transkribierenden Gen (Promotor).
• Anschließend wird die DNA-Doppelhelix geöffnet und die beiden Stränge getrennt, um die Transkription zu ermöglichen. Diese Kopie benötigt keinen Primer.
• Die Ribonukleotide werden in 5'-3'-Richtung hinzugefügt.
• Für die Transkription eines Proteins kodierenden Gens bindet die RNA-Polymerase an eine regulatorische Zone des Promotors, welche die Aktivität der RNA-Polymerase und somit die Genexpression reguliert.

2. Elongation (Dehnung)

• Die RNA-Polymerase fügt weiterhin komplementäre Ribonukleotide zur wachsenden RNA-Kette hinzu, bis sie eine bestimmte Sequenz erreicht, die das Ende des zu transkribierenden Bereichs signalisiert.
• Sobald etwa 30 Ribonukleotide am 3'-Ende hinzugefügt wurden, wird ein modifiziertes Nukleotid, das 7-Methyl-Guanosin, angefügt. Dies bildet die sogenannte "Cap" oder "Kappe" am 5'-Ende.

3. Termination (Kündigung)

• Der Transkriptionsprozess endet.
• Die neu gebildete RNA erhält eine Kette von etwa 200 Adenin-Nukleotiden am 3'-Ende, den sogenannten Poly-A-Schwanz. Dieser wird durch das Enzym Poly-A-Polymerase hinzugefügt und hilft der RNA, nicht durch zelluläre Nukleasen zerstört zu werden.

4. Reifung der Transkriptionsprodukte

• Dieser Schritt findet im Zellkern eukaryotischer Zellen statt.
• Kleine nukleäre Ribonukleoproteine (snRNP) entfernen die Introns (nicht-kodierende Abschnitte) aus der prä-mRNA und verbinden die Exons (kodierende Abschnitte) mithilfe einer RNA-Ligase wieder miteinander.

Nach diesen Prozessen wird die fertige RNA – sei es Boten-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA), ribosomale RNA (rRNA) oder andere – in den Bereich verlagert, in dem sie ihre Funktion wahrnimmt, typischerweise das Zytoplasma.