Was ist Proteinsynthese-Transkription?
Die Proteinsynthese ist der zelluläre Prozess zur Erzeugung von Proteinen. Ihre Formeln und die Anweisungen zu ihrer Herstellung sind in DNA kodiert. Es ist hilfreich, sich auf den Vorgang in zwei Teilen zu beziehen. Die Proteinsynthesetranskription kopiert den DNA-Code. Die Übersetzung der Proteinsynthese ordnet den Code chemischen Verbindungen in der Zelle zu, deren Kombination zu einem Protein wird.
Desoxyribonukleinsäure (DNA), die Master-Blaupause eines einzelnen Organismus, ist als Doppelhelix aufgebaut. Eine gute Analogie ist ein langer Streifen mit verdrehtem Reißverschluss. Es gibt zwei Stränge aus 5-Kohlenstoff-Zuckern und Phosphaten. Die Überbrückung erfolgt durch Ineinandergreifen gepaarter Nukleotide wie die gegenüberliegenden Zähne eines geschlossenen Reißverschlusses. Adenin (A) passt zu Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G) und umgekehrt.
Die Transkription der Proteinsynthese beginnt im Zellkern, wo die DNA durch ein Enzym namens Helicase "entpackt" wird, was zu zwei getrennten Strängen führt. Ein kritisches Enzym namens RNA-Polymerase (RNAP) bindet sich dann an einen der Stränge, um einen Prozess namens Elongation zu starten. Es identifiziert das erste Nukleotid auf dem Matrizenstrang der DNA und zieht dabei ein freies Nukleotid an, das mit ihm gepaart werden muss. RNAP bewegt sich dann zum nächsten Nukleotid auf dem DNA-Strang und fährt mit dem nächsten und dem nächsten fort, bis eine Ribonukleinsäure- (RNA-) Kette aufgebaut wurde.
RNA ist ein einzelner Strang ungepaarter Nukleotide, der seine strukturelle Integrität durch die Zugabe von Sauerstoffmolekülen bewahren kann. Die RNA-Kette, die von ihrem Polymerase-Agens mit zum Teil mehr als 2 Millionen Nukleotiden aufgebaut wurde, wird als Messenger-RNA (mRNA) bezeichnet. Theoretisch soll mRNA ein genaues Duplikat des ungenutzten DNA-Einzelstrangs sein, der zurückbleibt. In der Praxis ist dies nicht genau und es können auch Transkriptionsfehler bei der Proteinsynthese auftreten.
Die mRNA ist daher eine sehr lange Kette von nur vier verschiedenen Nukleotiden. Seine Sequenz wird als Transkript bezeichnet. Ein Beispiel könnte AAGCAUUGAC sein - vier Buchstaben, vielleicht 2 Millionen davon, in scheinbar zufälliger Reihenfolge. Es ist ein wenig hilfreich, das Kohlenstoffleben als einen 4-Bit-Bio-Computer von sehr großem Umfang zu analysieren. Von besonderer Bedeutung ist, dass in der RNA Thymin durch ein ähnliches Nucleotid namens Uracil (U) ersetzt wird.
Wie der Name schon sagt, entweicht die Boten-RNA durch Poren entlang der Kernmembran ihrem Einschluss in den Zellkern. Sobald sie sich im Zytoplasma der Zelle befinden, besteht ihr Ziel darin, die aus der DNA kopierte Proteinsynthesetranskription an Strukturen zu übertragen, die Ribosomen genannt werden. Ribosomen sind die Proteinfabriken der Zelle und dort findet der zweite Schritt der Proteinsynthese statt.
Die codierte Sequenz von Nukleotiden muss translatiert werden. Ein Ribosom bindet an die mRNA und zieht beim Lesen seiner Sequenzen RNA-Fragmente an, die als Transfer-RNA (tRNA) bezeichnet werden und die eine freie Aminosäure gefunden und an diese gebunden haben, die für seine kurze Nukleotidsequenz spezifisch ist. Bei Übereinstimmung binden die tRNA und ihre Ladung an das Ribosom. Während das Ribosom die nächste Sequenz und die nächste, auch als Elongation bezeichnete, Sequenz liest, entsteht eine lange Polypeptidkette von Aminosäuren.
Proteine, die organisches Gewebe in Form und Funktion unterscheiden, sind die sogenannten „Bausteine des Lebens“. Sie wiederum sind als Kette verschiedener Aminosäuren aufgebaut - die Übersetzung des DNA-Codes, wie er von der RNA für die meisten ihrer Wirtszellen transkribiert wird wichtige Stoffwechselaufgabe. Es bleibt jedoch noch ein letzter Schritt, um die Proteinsynthese abzuschließen, der das wissenschaftliche Verständnis frustriert. In einem als Proteinfaltung bezeichneten Prozess biegt sich die lange Kette von Aminosäuren, kräuselt sich, verknotet sich und verdichtet sich auf andere Weise zu seiner einzigartigen Struktur. Während es Supercomputern gelungen ist, Proteinformeln in ihre korrekte dreidimensionale Form zu falten, wurden die meisten Proteinpuzzles von Menschen mit einem erhöhten Gespür für variable räumliche Dimensionen intuitiv gelöst.