Von der DNA zum Protein

Transkription: Eine DNA-Abschrift in RNA-Sprache

Um die DNA-Wörter, das heisst die Codons, lesen zu können, muss die verdrehte Strickleiter zuerst aufgewunden und die Codons in eine neue Schrift übertragen werden. Dieser Vorgang wird „Transkription“ genannt. Am Anfang eines Gens befindet sich eine spezielle Serie von Basen – Wissenschaftler nennen diesen Ort „Promotor“ – an der sich ein Enzymkomplex namens „RNA-Polymerase“ festsetzt. Du kannst dir die RNA-Polymerase als Zellmaschine vorstellen, die wie eine Lokomotive auf der „DNA-Schiene“ fährt. Auf ihrer Fahrt produziert die RNA-Polymerase eine Abschrift des DNA-Abschnitts, und zwar in Form einer anderen Nukleinsäure, die aus nur einem Strang besteht: der mRNA (messenger ribonucleic acid oder Boten-RNA).

Auf dem Bild kannst du sehen, dass die RNA-Polymerase dabei die DNA-Doppelhelix entwindet und den benötigten Teil davon der Länge nach aufspaltet. Ein Teil der DNA-Basen ist nun ungepaart (CATG). An diesen ungepaarten DNA-Basen lagern sich die Basen freier RNA-Nukleotide an. Ein freies G paart sich mit dem ungepaarten C in der DNA, ein freies U (Uracil, welches in der RNA statt T vorkommt und auch zu A komplementär ist) paart sich mit dem ungepaarten A. Diese ehemals freien RNA-Nukleotide werden aneinander gekettet. Diese neue Kette ist die mRNA. Sie hat die gleiche Sequenz, also Basenreihenfolge, wie der eine Strang der DNA, mit dem einzigen Unterschied, dass U statt T verwendet wurde. Während die RNA-Polymerase weiterfährt, schliessen sich hinter ihr die DNA-Stränge wie bei einem Reissverschluss wieder, und die wachsende mRNA-Kette löst sich von der DNA.

Translation: Von Proteinfabriken und dem genetischen Code

Nachdem der benötigte DNA Abschnitt nun in RNA Sprache umgeschrieben wurde, wird die mRNA aus dem Zellkern an die Ribosomen im Zytoplasma verschickt. Dort findet die „Translation“ statt – die Übersetzung der RNA Sprache in die Proteinsprache bzw. die Übersetzung der Nukleotid-Sequenz in die Aminosäuresequenz. Den Code, der für diese Übersetzung verwendet wird, findest du hier.

Aminosäuren werden zu Proteinen verknüpft

Ribosomen kannst du dir als Proteinfabriken vorstellen, die sich im Zytoplasma befinden. Wie du auf dem Bild sehen kannst, bringt das Ribosom die mRNA und die passenden  tRNAs zusammen. Was sind tRNAs?  tRNAs bestehen aus den gleichen Bausteinen wie mRNA, haben aber eine andere Form und Funktion. Die tRNAs sind Übersetzer. Sie tragen nämlich an der einen Seite eine bestimmte Aminosäure und an der anderen Seite drei Basen (das Anticodon), die perfekt zu einem Codon auf der mRNA passen. Wenn Codon der mRNA und Anticodon einer tRNA zusammenpassen (also zueinander komplementär sind), lädt die tRNA ihre Aminosäure ab. Die Aminosäuren werden in der Reihenfolge der mRNA-Basen zu einer Kette aneinandergeknüpft, die das Ribosom verlässt, wenn auf der mRNA ein „Stopcodon“ (das Zeichen zum Aufhören) erreicht wird. Dann faltet sich die Aminosäurekette zusammen und fertig ist das Protein. Proteine sind Baumaterialien und Arbeiter in unseren Zellen. Sie haben unglaublich viele verschiedene Funktionen, und für jede Art von Protein gibt es auf einem DNA-Abschnitt eine Bauanleitung dazu.