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Einführung in die Genexpression

Die Transfer-RNA

Transfer- oder tRNAs transportieren jeweils eine bestimmte Aminosäure zum Ribosom und fügen diese bei der Proteinsynthese an die wachsende Peptidkette an. Dazu binden sie über ein spezielles Basentriplett (das Anticodon) an die komplementäre Sequenz auf der mRNA. Diese tRNAs machen ca. 15 % der gesamte RNA in einer Zelle aus. Sie bestehen aus ca. 80 Nucleotiden und vermitteln den Einbau der korrekten Aminosäure während der Translation. Jede der mehr als 20 verschiedenen tRNAs einer Zelle bindet geanu eine Aminosäure, die am Ribosom auf die wachsende Polypeptidkette übertragen wird.

tRNAs sind äußerst interessante RNA-Moleküle, denn sie enthalten zu 10 % ungewöhnliche Nucleotide und bilden eine Art Kleeblattstruktur.

Alle tRNAs tragen am 3'-Ende die Sequenz CCA; hier wird die Aminosäure durch die Aminoacyl-tRNA-Synthetase angehängt. Die Anticodon-Schleife trägt das Basentriplett, das die komplementäre Sequenz auf der mRNA erkennt und am Ribosom bindet.

Abb.1
modifiziert nach: Alberts et al. (2002), Molecular Biology of the Cell

Schleife 1: D-(Dihydrouridin-)Schleife. Schleife 2: Anticodon-Schleife, an der die Bindung zur mRNA erfolgt. Schleife 3: T- oder Pseudouridin-Schleife. Am CCA-Terminus wird die Aminosäure angeheftet.

Abb.2

Dreidimensionales Strukturmodell der Phenylalanin-tRNA

Die Wobble-Hypothese

Für die theoretisch möglichen Kombinationen der drei Basen im Triplett (43 = 64 Möglichkeiten) müsste es eigentlich 64 tRNAs geben, oder zumindest 61, denn für die drei Stop-Codons wird ja keine Aminosäure eingebaut. Das ist aber nicht der Fall, es gibt deutlich weniger verschiedene tRNAs. Das liegt daran, dass jede tRNA zwar genau eine Aminosäure bindet, aber unter Umständen mehr als nur ein Codon (ein Basentriplett) auf der mRNA erkennen kann.

Dieses Phänomen wird von der Wobble-Hypothese (von engl. to wobble, "wackeln, schwanken, ungenau sein") von Francis Crick (1966) erklärt.

Die ersten beiden Basen des mRNA-Codons müssen komplementär zum Anticodon der tRNA sein, während die dritte Base nicht notwendigerweise passen muss. Uracil in der Anticodonschleife kann z.B. an A oder G auf der mRNA binden, Guanin an U oder C. Bei einigen tRNAs ist Inosin die dritte Base in der Anticodonschleife, und Inosin kann an U, C oder A auf der mRNA binden. Für Codons, die sich in einer der ersten beiden Basen unterscheiden, sind allerdings verschiedene tRNAs notwendig. UUA und CUA codieren beide für Leucin, werden aber von verschiedenen tRNAs erkannt. Daraus folgt, dass es mehr tRNAs als Aminosäuren gibt.

Zum Nachschlagen: Die Codon-Sonne

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