Prozessierung von RNA

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Die Prozessierung von RNA in Eukaryoten: Schritte, Funktionen und molekulare Mechanismen

Die Prozessierung von RNA ist ein entscheidender Schritt in der Genexpression bei Eukaryoten und sorgt dafür, dass die anfänglich aus der DNA-Transkription entstehende primäre RNA, die heterogene nukleäre RNA (hnRNA), in die reife, funktionale mRNA umgewandelt wird, die dann in der Proteinbiosynthese verwendet wird.

Prozessierte RNA.1

Einführung in die RNA-Prozessierung

Die primäre Transkription der DNA resultiert zunächst in einem Rohprodukt - der hnRNA. Diese enthält sowohl kodierende (Exons) als auch nicht-kodierende Abschnitte (Introns). Die hnRNA muss mehrere Schritte durchlaufen, bis sie als reife mRNA die nötigen Informationen zur Proteinsynthese an die Ribosomen im Zytoplasma weitergeben kann.

Capping - der Schutz am Anfang

Wichtig bei Prüfungen

Das Capping der mRNA ist ein häufiger Prüfungspunkt, weil es der mRNA Molekülstabilität und effiziente Initiierung der Translation ermöglicht.

Gleich zu Beginn der Transkription wird am 5’-Ende der hnRNA eine spezielle Kappe, das 5’-Cap, angefügt. Diese besteht aus einem modifizierten Guaninnukleotid. Das Capping dient vor allem dazu, die mRNA vor enzymatischem Abbau zu schützen und ist essentiell für den Beginn der Translation am Ribosom.

Polyadenylierung - Stabilität am Ende

Die Polyadenylierung erfolgt am 3’-Ende der prä-mRNA. Hier wird eine Kette aus Adenin-Nukleotiden, der sogenannte Poly(A)-Schwanz, angehängt. Dieser Prozess ist nicht nur wichtig für den Schutz der mRNA vor Abbau, sondern fördert auch die effiziente Translation und den Transport der mRNA aus dem Kern ins Zytoplasma.

Splicing - Herausschneiden des Unnötigen

Eine der komplexesten Modifikationen ist das Splicing, bei dem die nicht-kodierenden Introns entfernt und die kodierenden Exons miteinander verknüpft werden. Dies erfolgt durch einen molekularen Maschinenkomplex, das Spliceosom, das maßgeblich aus snRNAs und Proteinbestandteilen besteht. Die snRNAs erkennen spezifische Sequenzen an den Enden der Introns und katalysieren das Herausschneiden sowie das exakte Zusammenfügen der Exons.

Unterschiede zu Prokaryoten

IMPP fragt besonders gerne nach den Unterschieden in der RNA-Prozessierung zwischen Eukaryoten und Prokaryoten. Ein zentrales Merkmal ist, dass bei Prokaryoten die mRNA unmittelbar nach der Synthese ohne umfangreiche Prozessierung in Proteine übersetzt wird, was durch das Fehlen eines Zellkerns und die unmittelbare Nähe von Transkription und Translation ermöglicht wird.

Klinische Relevanz der RNA-Prozessierung

Besonders wichtig für die medizinische Genetik

Fehler im RNA-Prozessierungsprozess können zu verschiedenen genetischen Erkrankungen führen.

Defekte in jedem der Prozessierungsschritte - seien es Fehler im Splicing oder ineffizientes Capping und Polyadenylierung - können gravierende Auswirkungen auf die Zellfunktion und damit verbundene Krankheitsbilder haben. Die molekulare Genetik und die medizinische Forschung widmen sich daher intensiv dem Verständnis dieser Prozesse.

Zusammenfassung

  • RNA-Prozessierung: Transformiert die primäre heterogene nukleäre RNA (hnRNA) in funktionale mRNA, die für die Proteinsynthese nötig ist. Dies beinhaltet das Entfernen von nicht-kodierenden Abschnitten und das Hinzufügen modifizierender Elemente.
  • Capping: Kurz nach Beginn der Transkription wird ein 5’-Cap an die hnRNA angefügt, um die mRNA vor enzymatischem Abbau zu schützen und die Translationseffizienz zu fördern.
  • Polyadenylierung: Am 3’-Ende der prä-mRNA wird ein Poly(A)-Schwanz hinzugefügt, der sowohl Stabilität verleiht, als auch die Translation und den Transport der mRNA unterstützt.
  • Splicing: Hierbei werden die nicht-kodierenden Introns aus der hnRNA durch den Einsatz des Spliceosoms entfernt und die kodierenden Exons zu einer kontinuierlichen Sequenz verbunden.
  • Eukaryoten vs. Prokaryoten: Im Gegensatz zu Eukaryoten, wo die RNA ausführlich prozessiert wird, findet bei Prokaryoten aufgrund fehlender räumlicher Trennung von Transkription und Translation fast keine RNA-Prozessierung statt.
  • Klinische Relevanz: Fehler im RNA-Prozessierungsprozess können zu ernsthaften genetischen Störungen führen, was die Wichtigkeit der korrekten RNA-Prozessierung unterstreicht.

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Footnotes

  1. Credits Prozessierte RNA. Grafik: Daylite, MRNA structure, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎