Die DNA einer Zelle enthält die Bauanleitung für jedes Protein, das sie herstellen kann, aber die Maschinerie, die Proteine tatsächlich baut – das Ribosom –, sitzt außerhalb des Zellkerns, und die DNA selbst verlässt ihn niemals. Damit eine Anweisung vom Archiv zur Werkstatt gelangt, braucht es einen Zwischenschritt: das Gen in eine wegwerfbare Arbeitskopie umzuschreiben, um diese Kopie dann zu lesen und das Protein daraus zusammenzusetzen.
Transkription: eine Kopie von einem Gen, nicht vom ganzen Buch
Transkription ist der Vorgang, bei dem die DNA-Sequenz eines einzelnen Gens in ein Molekül namens Boten-RNA, kurz mRNA, kopiert wird. Ausgeführt wird das von einem Enzym namens RNA-Polymerase, das den DNA-Matrizenstrang liest und Base für Base einen komplementären RNA-Strang aufbaut. Transkribiert wird nur der DNA-Abschnitt, der das gerade tatsächlich exprimierte Gen umfasst – nicht das ganze Chromosom –, und genau das ist ein Teil davon, wie eine Zelle steuert, welche Proteine sie zu einem gegebenen Zeitpunkt herstellt: Eine Hautzelle und ein Neuron tragen identische DNA, transkribieren aber fast völlig unterschiedliche Gensätze. In Zellen mit Zellkern wird die fertige mRNA noch verarbeitet und bearbeitet, bevor sie ins Zytoplasma austreten darf, wo die Ribosomen warten.
Translation: die Kopie drei Buchstaben auf einmal lesen, dann wegwerfen
Bei der Translation liest ein Ribosom die mRNA-Sequenz drei Basen auf einmal – jedes solche Triplett heißt Codon – und ordnet jedem Codon eine bestimmte Aminosäure zu, wobei Transfer-RNA-Moleküle als Adapter dienen, die die richtige Aminosäure physisch zum richtigen Codon bringen. Das Ribosom reiht die Aminosäuren in der von den Codons vorgegebenen Reihenfolge aneinander und erzeugt so eine Kette, die sich zu einem funktionsfähigen Protein faltet. Sobald ein mRNA-Molekül übersetzt wurde – oft mehrfach nacheinander von mehreren Ribosomen –, bauen zelluläre Enzyme es wieder ab. Es ist eine Arbeitskopie, keine dauerhafte Aufzeichnung, und jedes Mal eine neue anzufertigen, wenn ein Protein erneut hergestellt werden muss, ist ein Teil davon, wie die Zelle die Kontrolle darüber behält, wie viel von einem bestimmten Protein tatsächlich produziert wird.
Wo wir uns noch nicht sicher sind
Die Kernmechanik von Transkription und Translation gehört zu den am gründlichsten bestätigten Prozessen der Biologie und wurde über eine enorme Bandbreite an Organismen hinweg reproduziert, aber die darüberliegende Regulation – genau welche Gene transkribiert werden, wie stark und in welcher Reihenfolge, als Reaktion auf ein bestimmtes Signal in einem bestimmten Zelltyp – ist nach wie vor ein aktives, erst teilweise kartiertes Forschungsgebiet. Ein bedeutender Anteil des menschlichen Genoms codiert überhaupt nicht für Protein, und was ein Großteil dieser nicht-codierenden RNA tatsächlich tut, um diesen Prozess zu regulieren, ist eine lebendige und wirklich ungeklärte Frage der Molekularbiologie, keine Fußnote mit bekannter Antwort.
Das gehört zum Thema Transkription & Translation, eines von acht Themen im Bereich Genetik, einem von sechs Bereichen im Fach Biologie, einem von siebzehn Fächern, zu denen dich die App abfragen kann.