Proteinsynthese
Messenger RNA
Die Translation ist die Synthese eines Polypeptids unter Verwendung der Informationen in der Messenger-RNA (mRNA). Nach der Translation besteht die letzte Möglichkeit, die Genexpression zu steuern. Die Genregulation nach der Translation erfolgt durch regulatorische Proteine, die durch Hinzufügen chemischer Gruppen, Transport und Proteinabbau verändert werden können.
In Eukaryontenzellen wird die primäre mRNA an beiden Enden modifiziert, und die Introns werden entfernt. Diese Modifikationen erfolgen, bevor die prä-mRNA den Zellkern verlässt. Am 5'-Ende der prä-mRNA wird eine G-Kappe angefügt, während am 3'-Ende eine Polyadenylierung, d. h. das Anfügen eines Poly-(A)-Schwanzes, stattfindet.
Transfer-RNA
Bei der Translation gibt es ein Molekül, das als Bindeglied zwischen der Information in der mRNA und einer bestimmten Aminosäure fungiert, die sogenannte Transfer-RNA (tRNA). Sie hat folgende Funktionen:
- Interaktion mit Ribosomen
- Korrektes Lesen von mRNA-Codons
- Bereitstellung der Aminosäuren, die den einzelnen mRNA-Codons entsprechen
Die Aminosäure bindet kovalent an das 3'-Ende der tRNA. Die tRNA enthält Anticodons, die die Codons der mRNA antiparallel erkennen, sodass Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen entstehen können. Die Translation erfolgt in drei Schritten: Initiation, Elongation und Terminierung.
Ribosom
Das Ribosom ist der Ort, an dem die Translation stattfindet. Ribosomen haben eine große und eine kleine Untereinheit, die jeweils aus Ribosomen-RNA (rRNA) und Protein bestehen. Die Proteinsynthese ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen tRNA, mRNA und dem Ribosom. Die tRNA durchläuft die drei Stellen des Ribosoms in der Reihenfolge: A, P und E.
- An der A (Aminosäure)-Stelle bindet die tRNA mit der angehängten Aminosäure an das mRNA-Codon.
- An der P (Polypeptid)-Stelle fügt die tRNA ihre Aminosäure in die Polypeptidkette ein.
- An der E (Exit)-Stelle befindet sich die tRNA, bevor sie aus dem Ribosom freigesetzt wird.
Ein neu gebildetes Polypeptid enthält eine Signalsequenz, normalerweise am N-Terminus. Diese Signalsequenz zeigt den Ort an, an den das Polypeptid gehört. Oftmals reicht der Translationsprozess nicht aus, um ein funktionelles Protein zu erzeugen. Erst die posttranslationale Modifikation und die Proteinfaltung machen das Polypeptid funktionsfähig. Die folgenden Modifikationen sind für funktionelle Proteine unerlässlich:
- Proteolyse: Zerschneiden der Polypeptidkette durch Protease
- Glykosylierung: Anlagerung von Zuckern an das Protein, wodurch ein Glykoprotein entsteht. Der Prozess findet im Golgi-Apparat statt.
- Phosphorylierung: Hinzufügung einer Phosphatgruppe, katalysiert durch Proteinkinasen