Funktion und Typen von RNA

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Funktion und Typen von RNA

Transfer-RNA (tRNA)

tRNA ist eine der zentralen RNA-Spezies in der Zelle und hat spezifische Funktionen und strukturelle Besonderheiten, die sie für ihre Rolle im Proteinsyntheseprozess qualifizieren.

Allgemeine Struktur der tRNA.1

Modifizierte Basen der tRNA

tRNA-Moleküle enthalten eine Vielzahl modifizierter Basen, die ihre Stabilität und Funktion verbessern:

  • Ribothymidin: Obwohl RNA normalerweise Uracil anstelle von Thymin enthält, findet sich in tRNA Ribothymidin.
  • Dihydrouridin: Diese Base verleiht der tRNA eine Flexibilität, die für ihre Funktion notwendig ist.
  • Inosin: Inosin spielt eine wichtige Rolle bei der Codon-Erkennung. Es kann sich mit mehreren Basen paaren und ermöglicht so “Wobble-Paarungen”.
  • Thiouridin, Pseudouridin und Acetylcytidin: Diese und andere modifizierte Nukleotide tragen zur Stabilität und Funktionalität der tRNA bei und sind oft an spezifischen Stellen innerhalb der tRNA vorhanden.
  • Methylierungen: Verschiedene Methylierungen modifizieren die Basen der tRNA und beeinflussen deren Faltung und Stabilität.
Modifizierte Basen in tRNA

Modifizierte Basen wie Pseudouridin und Dihydrouridin stärken die Stabilität und erhöhen die Funktionalität der tRNA.

Funktion der tRNA

Die Hauptaufgabe der tRNA besteht darin, Aminosäuren zu den Ribosomen zu transportieren und sie in die wachsende Polypeptidkette während der Translation einzubauen:

  • Anticodon-Erkennung: Das Anticodon einer tRNA erkennt und bindet spezifische Codons auf der mRNA. Diese Erkennungsfunktion ist entscheidend für die genaue Übersetzung der genetischen Information.
  • Aminosäure-Bindungsstelle: Am 3’-Ende der tRNA befindet sich eine Aminosäure-Bindungsstelle, an die die spezifische Aminosäure gekoppelt ist.
Anticodon-Bindung

Das Anticodon einer tRNA ist entscheidend für die Erkennung des korrespondierenden Codons der mRNA.

tRNA-Synthetasen

tRNA-Synthetasen sind Enzyme, die die spezifische Bindung von Aminosäuren an ihre korrespondierende tRNA katalysieren: - Diese Enzyme sorgen dafür, dass jede tRNA mit der richtigen Aminosäure beladen wird, indem sie die Aminosäure spezifisch an das 3’-Ende der tRNA binden.

Messenger-RNA (mRNA)

mRNA ist die RNA-Spezies, die die genetische Information von der DNA zu den Ribosomen transportiert und die Proteinsynthese initiiert:

  • Bildung durch Transkription: Während der Transkription wird die genetische Information der DNA in mRNA umgeschrieben.
  • 5’-Cap in Eukaryoten: Eukaryotische mRNA besitzt am 5’-Ende eine Cap-Struktur, die ihre Stabilität erhöht und den Export aus dem Zellkern fördert.
  • Shine-Dalgarno-Sequenz in Prokaryoten: Diese Sequenz hilft bei der Initiierung der Translation in prokaryotischen Zellen.

Überblick über die mRNA-Funktionen.2

Polysome

Ein Polysom ist ein Komplex aus einer mRNA und mehreren Ribosomen, die gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen der mRNA synthetisieren:

  • Polysome steigern die Effizienz der Proteinsynthese und ermöglichen die gleichzeitige Translation mehrerer Aminosäureketten.

Small Nuclear RNA (snRNA)

snRNA spielt eine wichtige Rolle beim Spleißen der prä-mRNA bei Eukaryoten:

  • Teil des Spleißosoms: snRNA-Moleküle sind Bestandteile des Spleißosoms und helfen beim Herausschneiden der Introns und Zusammenfügen der Exons zur reifen mRNA.

Mikro-RNA (miRNA)

miRNA besteht aus kurzen RNA-Segmenten und hat eine regulatorische Funktion:

  • Post-transkriptionale Genregulation: miRNA bindet an Ziel-mRNAs und kann deren Translation hemmen oder die mRNA fragmentieren.

Ribozyme

Ribozyme sind RNA-Moleküle mit katalytischen Fähigkeiten:

  • Katalytische Funktionen: Ein Beispiel für die katalytische Aktivität von Ribozyten ist das Spleißen von prä-mRNA zur Entfernung von Introns.

Zusammenfassung

  • Funktion der tRNA: tRNA transportiert Aminosäuren zu den Ribosomen und integriert sie in die wachsende Polypeptidkette während der Translation, wobei das Anticodon die Codons der mRNA erkennt.
  • Modifizierte Basen in tRNA: Modifizierte Basen wie Pseudouridin und Dihydrouridin verbessern die Stabilität und Funktionalität der tRNA.
  • tRNA-Synthetasen: Diese Enzyme katalysieren die spezifische Bindung von Aminosäuren an das 3’-Ende der tRNA und gewährleisten die richtige Beladung jeder tRNA.
  • Bildung der mRNA: Während der Transkription wird die genetische Information der DNA in mRNA umgeschrieben.
  • Funktion der mRNA: mRNA transportiert genetische Information von der DNA zu den Ribosomen und besitzt in Eukaryoten am 5’-Ende eine Cap-Struktur zur Stabilitätserhöhung und Exportförderung aus dem Zellkern.
  • Polysome: Ein Polysom ist ein Komplex aus einer mRNA und mehreren Ribosomen, die gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen der mRNA synthetisieren und so die Proteinsynthese-Effizienz steigern.
  • Regulatorische Funktion der miRNA: miRNA bindet an Ziel-mRNAs und kann deren Translation hemmen oder die mRNA fragmentieren, was zur post-transkriptionalen Genregulation beiträgt.

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Footnotes

  1. Credits Allgemeine Struktur der tRNA. Grafik: Yikrazuul, The tRNA cloverleaf general, CC BY-SA 3.0↩︎

  2. Credits Überblick über die mRNA-Funktionen. Grafik: National Human Genome Research Institute, NIH, MRNA-interaction, CC BY-SA 4.0↩︎