Processing (Prozessierung ) - Weiterverarbeitung der RNA
Die Proteinsynthese bei Bakterien (Prokaryonten) und Zellen mit Zellkern (Eukaryonten) weist wesentliche Unterschiede auf. Bei Eukaryonten verlässt die RNA erst nach mehreren Umbaumaßnahmen den Zellkern. Diese Weiterverarbeitung (Processing) nach der Transkription umfasst verschiedene Vorgänge.
Worum gehts?
Vorgestellt werden die Grundprinzipien der wichtigsten Formen der Weiterverarbeitung, wie sie in eukaryontischen Zellkernen nachweisbar sind.
Das Spleißen ist Gegenstand vieler Lehrpläne und wird deshalb vertiefend, aber trotzdem stark vereinfacht, vorgestellt.
Formen der Weiterverarbeitung der RNA
1. Capping
Noch während der Transkription wird ein als 5´CAP bezeichnetes Molekül an das 5´-Ende der mRNA-Vorstufe angehängt.
Das 5´CAP besteht aus modifizierten Nucleotiden.
Das 5´Cap ist Bindungsstelle für ein spezifisches Protein.
Das Capping ist bedeutend für die Initiation der Translation und kann die mRNA vor enzymatischer Verdauung schützen.
2. Polyadenylierung (Tailing)
Anhängen des Poly (A) – Schwanzes am neuenstandenen 3´Ende.
Der aus 80 bist 250 Adenylresten bestehende Anhang ist ebenfalls Bindungstelle für ein spezifisches Protein.
Der „Schwanz“ erleichtert den Transport in das Zellplasma und verhindert wahrscheinlich den enzymatischen Abbau.
3. Spleißen - Splicing
Bei Eukaryonten enthalten Gene Abschnitte, die nicht für ein Protein codieren (Introns). Diese werden durch mehrere chemische Reaktionen entfernt.
Spleißen - eine Schleife machen
Von wenigen Ausnahmen abgesehen, wird bei Bakterien ein Protein durch eine fortlaufende DNA-Sequenz codiert. Bei Eukaryonten ist das nicht der Fall, die entsprechende Information für ein Protein ist durch Sequenzen unterbrochen, die keine Information für das Protein enthalten.
Intron - Exon - gepuzzelte Gene
Als Intron bezeichnet man einen nichtcodierenden Abschnitt. Er muss entfernt werden.
Sequenzen, die für das Protein codieren (Exon), werden anschließend zusammengeklebt.
Alle Vorgänge, die am Entfernen der Introns beteilgt sind, fasst man mit dem Begriff Spleißen (engl.: splicing) zusammen.
Spleißen - wie die Introns entfernt werden
In den meisten Fällen reicht es sicherlich aus, wenn man weiß, dass beim Spleißen, die Introns entfernt werden. Dabei bilden sich Schleifen, die herausgeschnitten werden. Anschließend werden die Exons miteinander "verklebt".
Wie man sich das vorstellen kann, zeigt der Clip.
Die grünen Figuren symbolisieren Zellkernbestandteile, die durch ziemlich komplizierte Umordnungsvorgänge die Introns herausschneiden. Dieses "Werkzeug" der Zelle ist das sogenannte Spleißosom.
Das Spleißosom bei der Arbeit
Die Ausbildung eines Spleißosoms ist typisch für Zellkerne der Eukayronten. Das Spleißen kommt auch bei Prokayonten vor, funktioniert aber ohne eine Spleißsom.
Das Spleißen ist ein Vorgang bei dem Komplexe aus RNA und Protein (kleine Ribonucleoproteine) zusammen arbeiten.
Dabei handelt es sich um 5 Ribonucleoproteine, die im Zellkern in großen Mengen vorkommen.
Das erste Ribonucleoproteine enthält komplementäre RNA-Sequenzen, so dass es sich spezifsch binden kann.
Durch Anlagerung der übrigen Komplexe entsteht das Spleißosom.
In ihm läuft die Spleißreaktion ab. Der Umbau der Komplexe verbraucht ATP.
Umordnungsvorgänge bewirken die Aktivierung des Spleißsoms, wodurch das Intron entfernt wird.
Die Schnittstelle bestimmt das Gen
Ein Gen kann an unterschiedlichen Stellen gespleißt werden. Durch dieses alternative Spleißen kann ein Gen die Information für mehrere Proteine enthalten.
Das menschliche Genom verfügt über ca. 25.000 Gene. Damit lässt sich nun erklären, warum es in menschlichen Zellen wesentlich mehr alls 25.000 Proteine gibt.
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