Proteinbiosynthese

Die Bildung von Proteinen aus ihren Bausteinen (Aminosäuren) wird als Proteinbiosynthese bezeichnet. In diesem Artikel geht es weniger um die Beschreibung der genauen Mechanismen dieses Vorgangs. Hier interessiert uns primär das Konzept des Informationsflusses in lebenden Zellen und wie auf dieser fundamentalen Ebene das Verhalten von Zellen reguliert wird.

Das "Zentrale Dogma der Molekularbiologie" ist ein Rahmenwerk, das den Transfer der Erbinformation beschreibt. Es wurde 1957 von Francis Crick erstmals formuliert und lautet in der prägnantesten Formulierung:

Eine etwas ausführlichere Version könnte folgendermaßen lauten: Die Erbinformation ist in Nukleinsäuren (DNA/RNA)gespeichert und wird auf Proteine übertragen. Ein Informationstransfer von Proteinen zurück zu Nukleinsäuren ist ausgeschlossen. Crick illustrierte diese Grundlagen durch folgende Diagramme:

In diesem Modell wird deutlich, dass für die Proteinsynthese ein ständiger Informationstransfer aus den Nukleinsäuren nötig ist. Proteine können nicht anhand bereits vorhandener Proteine kopiert werden. Sie müssen jedesmal aus der Vorlage einer Nukleinsäure neu übersetzt werden.

Die Information über die Sequenz eines Proteins muss vom Speichermolekül DNA abgelesen und an die Ribosomen, die Stätten der Proteinsynthese, transportiert werden. Den Vorgang der Umsetzung der DNA-Informationen in die Trägersubstanz bezeichnet man als Transkription.

Verantwortlich dafür sind Polymeraseenzyme, deren Aktivität wiederum von begünstigenden Transkriptionsfaktoren und Hemmstoffen reguliert wird. Die Polymerasen binden zusammen mit den Transkriptionsfaktoren an den Promotor (Startpunkt) eines vorher entwundenen, partiell einzelsträngigen DNA-Moleküls. Von dort aus wandern die Polymerasen den Einzelstrang ab und synthetisieren ein dazu komplementäres RNA-Molekül, eine Messenger-RNA (mRNA). Die Erbinformation des Gens wird somit auf die mRNA kopiert, welche die Rolle eines Zwischenspeichers dieser Informationen einnimmt.

Transkription

Transkription eines DNA-Abschnitts2) Die Graphik zeigt ein Schema des Transkriptionsvorgangs: - Ein Transkriptionskomplex aus diversen Transkriptionsfaktoren erlaubt die Bindung des Enzyms RNA-Polymerase (RNAP) an den Promotor. - RNAP wandert anschließend einen Strang der DNA entlang und synthetisiert einen komplementären RNA-Strang. Die Information des originalen DNA-Strangs wird dadurch auf den entstehenden mRNA-Strang übertragen. Abbildung nach: Wikipedia

Die Information der mRNA muss nun in Proteinform übersetzt werden. Dieser Vorgang wird als Translation bezeichnet.

Translation
	Translation 3) mRNA bildet einen Komplex mit einem Ribosom. Transport-RNAs (tRNAs) befördern Aminosäuren an die Ribosomen, wo sie in vorgegebene Reihenfolge zusammengesetzt werden.