Transkription

Transkription leitet sich vom lateinischen Begriff „umschreiben“ ab. Im ersten Schritt der Proteinbiosynthese wird die DNA bzw. das Gen durch die Transkription „abgeschrieben“.

Transkription = umschreiben von DNA-Information

Die Information des Erbguts (DNA) wird in das Botenmolekül (= messenger-RNA oder mRNA) übertragen.

Ablauf der Transkription

Die Transkription verläuft bei Eukaryoten und Prokaryoten prinzipiell gleich:

• Unterschiede finden sich in der Lokalisation dieser Vorgange:
  
  • Die prokaryotische Transkription erfolgt im Zytoplasma der Zelle.
  • Die eukaryotische Transkription findet im Zellkern statt, ebenso die Modifikation der mRNA, die dann durch die Kernmembran ins Zytoplasma transportiert wird. Nach der Transkription erfolgt die Translation im Zytoplasma mit der mRNA als Vorlage.

RNA-Polymerase – Enzym der Transkription

• synthetisiert einsträngige mRNA
  • abhängig von DNA-Information
  • höhere Fehlerrate als DNA-Polymerase
    • kein Primer nötig
    • arbeitet in 5'-3'-Richtung
    • Der mRNA-Strang ist einzelsträngig, statt der Base Thymin wird die Base Uracil eingebaut!
    • Der in der RNA verwendete Zucker ist Ribose!

→ Prokaryoten: nur eine RNA-Polymerase
→ Eukaryoten: RNA-Polymerase I: synthetisiert die Gene für rRNA ; RNA-Polymerase II: mRNA-Synthese; RNA-Polymerase III: Bildung tRNA ...

RNA-Polymerase bei der Arbeit: Transkription der DNA-Information.

Ohne Promotor: Signalsequenz für die Transkription

Der Promotor bildet die Signalsequenz für die Transkription. Transkription kann nur stattfinden, wenn ein Promotor vor der eigentlichen Geninformation auf dem DNA-Strang vorhanden ist. Diese Promotorsequenz ist das Signal für die RNA-Polymerase, die nachfolgende Geninformation abzuschreiben. Bei der Transkription wird mRNA hergestellt. Die Sequenz unterschiedlichster Promotoren ist konserviert, d. h., immer gleiche Basenabfolgen wie z. B. die TATA-Box aus einer Sequenzabfolge von T und A werden in diesen Sequenzen gefunden.

Transkription unterteilt sich in drei Teilbereiche:

• Initiation
• Elongation
• Termination.

Für die Initiation, also den Start der Transkription ist der Promotorbereich unerlässlich.

Transkription in Prokaryoten:

Initiation: die RNA-Polymerase bindet an der Promotorregion. Der DNA-Doppelstrang wird geöffnet.

Elongation: die RNA-Polymerase synthetisiert den mRNA-Strang in 5’-3’-Richtung. Dabei ist der DNA-Strang für die Länge von 10 – 20 Nukleotiden geöffnet. Die Öffnung erfolgt fortschreitend zur mRNA-Synthese.

Termination: Synthese der mRNA erfolgt bis zum Terminationssignal auf der DNA. Diese Terminationssignal (in der Regel eine GC-reiche Nukleotidsequenz) führt zur Ausbildung eines mRNA-Doppelstrangs welcher mit der RNA-Polymerase in Wechselwirkung tritt und zur Termination der Transkription führt. Teilweise sind Proteine an diesem Abbruchprozess beteiligt (Rho-abhängige Termination).

Transkription in Eukaryoten:

Initiation: Transkriptionsfaktoren vermitteln (in Eukaryoten) die Bindung der RNA-Polymerase II an die DNA und somit den Start der Transkription.

Der Transkriptionsinitiationskomplex besteht aus:

• RNA-Polymerase
• Transkriptionsfaktoren
• DNA

Elongation: RNA-Polymerase entwindet den Doppelstrang um ca. 10 – 20 Nukleotide Länge. Die Öffnung erfolgt fortschreitend zur mRNA-Synthese. Die Synthese der mRNA ist wie in Prokaryoten auch 5’-3’!

Termination: in Eukaryoten wird nach dem Terminationssignal ein „Schwanz“ aus Adenin-Nukleotiden angehängt. Nach Ca. 30 dieser Reste wird die mRNA von einer Nuklease geschnitten, die prä-mRNA freigesetzt.

Prozessierung der mRNA à im Gegensatz zu Prokaryoten wird die Abschrift der DNA in den Eukaryoten weiter bearbeitet. Dies erfolgt durch Prozessierung mittels eines

• Poly-A-Schwanzes
• 5’-Cap
• Spleißen