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Vom Gen zum Protein

Transkription bei Prokaryonten

Definition
Transkription ist das Umschreiben der stabilen Information der DNA in die Schrift der RNA. Dabei ist es Aufgabe der RNA, nur für eine bestimmte Zeit in der Zelle zu verbleiben. Deshalb muss sie als instabil bezeichnet werden (lat. transcribere "umschreiben").

Die Transkription ist ein wesentlicher Teil des zentralen Dogmas der Molekularbiologie und wird von allen Zellen benutzt. Für die Transkription von DNA in RNA benötigt die Zelle die folgenden molekularen Komponenten:

  1. DNA
  2. RNA-Polymerase bestehend aus
    • zwei α- Untereinheiten (rpoA-Genprodukte)
    • einer β- und einer β´-Untereinheit (rpoB- und rpoC-Genprodukte)
    • Startfaktor (σ-Faktor, rpoD-Genprodukt)
    • Protein-bindenden Terminationsfaktor (L-Faktor)
    • RNA-bindenden Terminationsfaktor (ρ-Faktor) und
  3. Ribonucleotid-triphosphate

Die Abbildung (Abb. 1) zeigt Ihnen den Aufbau der RNA-Polymerase. Klicken Sie auf das Bild, um die Animation zu starten (dann weiter mit Mouse-over). Dargestellt ist die RNA-Polymerase aus einem so genannten Archaebakterium, das noch eine weitere Untereinheit besitzt. Ohne diese o-Untereinheit entspricht der Aufbau dem der so genannten Eubakterien, also z.B. Escherichia coli.

Abb.1

Der Ablauf der Transkription lässt sich in drei verschiedene Phasen unterteilen:

  • Bei der Initiation kommt es zu einer Bindung der verschiedenen Untereinheiten der RNA-Polymerase an den Promotor.
  • Während der Elongation fährt der Komplex an der DNA entlang. Dabei wird die genetische Information Nucleotid für Nucleotid von DNA in RNA umgeschrieben
  • Die Ablösung des Transkripts - also der neuen RNA - vom DNA-Strang erfolgt während der Termination.

Im Folgenden werden die einzelnen Schritte dieses Vorgangs animiert. Bitte klicken Sie auf das Bild, um die Animation zu starten.

Abb.2

Bei der Bindung der RNA-Polymerase an die DNA ist die Sigma-Untereinheit für die Erkennung des Transkriptionsstarts verantwortlich. Zur Elongation verlässt die Sigma-Untereinheit den Komplex, der fortan die Transkriptionstätigkeit allein übernimmt. Mit dem Funktionswechsel ist auch ein Gestaltswechsel verbunden: Bedeckt die RNA-Polymerase während der Bindung noch circa 80 Bp der DNA, so verkürzt sich das Molekül während der Elongation auf circa 35 Bp. Abhängig von der RNA-Sequenz kommt es zur Verlangsamung der RNA-Synthese. Jetzt können die L-Faktoren binden, die die Termination einleiten oder verhindern. Zwei Faktoren, die GreA- und GreB-Proteine, greifen ein, wenn die Synthese durch die Ausbildung besonders stabiler RNA-Strukturen ins Stocken gerät. Sie unterstützen die endonucleolytische Aktivität des RNA-Polymerase-Holokomplexes. Außerdem helfen sie dabei, fehleingebaute Nucleotide auszuschneiden und sie unterstützen damit die Überprüfung der Transkriptionsgenauigkeit der RNA-Polymerase.

Hinweis
Auf die Details der Initiation, der Elongation und der verschiedenen Arten der Termination wird in speziellen Kapiteln ausführlicher eingegangen.
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