Mechanismus und Regulation der Transkription
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Transkriptionsmechanismus und -regulation
Die Transkription ist ein zentraler biologischer Prozess, bei dem Informationen aus der DNA in RNA umgeschrieben werden. Dieser Vorgang ist entscheidend für die Genexpression und somit für sämtliche Lebensprozesse. Versteht ihr die Grundprinzipien und Feinheiten dieses Prozesses, seid ihr gut auf mögliche Prüfungsfragen vorbereitet, da das IMPP gerne fundiertes Wissen in diesem Bereich abfragt.
DNA-abhängige RNA-Polymerasen und ihre spezifischen Funktionen
Die Transkription beginnt mit den DNA-abhängigen RNA-Polymerasen. Bei Eukaryoten gibt es drei Haupttypen dieser Enzyme:
- RNA-Polymerase I ist primär für die Synthese von prä-rRNA zuständig, die später zu den strukturellen und funktionalen Bestandteilen der Ribosomen modifiziert wird.
- RNA-Polymerase II spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung von prä-mRNA sowie bei der Synthese anderer kleiner RNAs wie snRNA und siRNA, die bei der RNA-Prozessierung und der Regulation der Genexpression beteiligt sind.
- RNA-Polymerase III ist hauptsächlich für die Synthese von prä-tRNA verantwortlich, die für die Translation von mRNA in Proteine benötigt wird.
Das IMPP legt großen Wert auf euer Verständnis der unterschiedlichen RNA-Polymerasen und deren spezifische Funktionen.
Syntheserichtung und Komplementarität
Die RNA-Polymerase liest die DNA-Vorlage von 3’ nach 5’ und synthetisiert dabei RNA in Richtung 5’ nach 3’. Dies gewährleistet die korrekte Übertragung der genetischen Informationen, da die RNA-Sequenz komplementär zur DNA-Sequenz ist. Zum Beispiel paart Adenin (A) der DNA mit Uracil (U) in der RNA statt mit Thymin (T), wie es in der DNA der Fall wäre.
Promotorregionen und ihre Bedeutung
Promotoren sind DNA-Abschnitte am Anfang eines Gens, die spezifische Bindungsstellen für RNA-Polymerasen und Transkriptionsfaktoren bieten. Ein bekanntes Beispiel ist die TATA-Box, eine wesentliche Komponente vieler Promotoren, die bei der Positionierung der RNA-Polymerase II eine entscheidende Rolle spielt.
Enhancer und Silencer
Neben den Promotoren gibt es regulatorische DNA-Sequenzen, die als Enhancer und Silencer bekannt sind. Enhancer erhöhen die Transkriptionsrate von Genen auch über große Distanzen hinweg, indem sie mit dem Basistranskriptionskomplex interagieren. Silencer hingegen verringern die Transkriptionsrate von Genen. Beide spielen eine wichtige Rolle bei der fein abgestimmten Regulation der Genexpression.
Sigma-Faktor und Transkriptionsfaktoren
Bei Prokaryoten ist der Sigma-Faktor für die Erkennung der Promotorsequenzen verantwortlich und ermöglicht so die korrekte Bindung der RNA-Polymerase zum Start der Transkription. Bei Eukaryoten übernehmen komplexe Transkriptionsfaktoren diese Aufgabe, indem sie sich an spezifische DNA-Sequenzen anlagern und die RNA-Polymerase anziehen.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Mechanismus der Transkription Grafik: Sulai, DNA transcription, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎
