Translation

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. März 2017
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Die Translation ist der letzte Schritt der Realisierung von genetischer Information. Transfer-RNA (tRNA) übersetzt Stränge der Messenger-RNA (mRNA) dabei in Proteinsequenzen. Fehler bei dieser Übersetzung werden auch Mutation genannt.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Translation?

Bei der Translation wird der genetische Code in Ketten aus Proteinen umgewandelt. Der Teilschritt vor der Translation ist auch als Transkription bekannt. Bei dieser Transkription wird ein einzelsträngiges DNA-Transkript erstellt. Dieses Transkript entspricht einem DNA-Teilabschnitt, der je zu einem Gen gehört. Die Transkription wird von dem Enzym RNA-Polymerase vorgenommen.

Das Endprodukt der Transkription ist die sogenannte mRNA. Bei der anschließenden Translation wird diese mRNA abgelesen. Durch die Ablesung kommt es zur Synthetisierung von Proteinen. Am Ende der Translation wurde die mRNA so zu Proteinketten übersetzt.

Translation findet im Ribosom einer Zelle statt, also in der Zellorganelle. Es handelt sich dabei um den letzten Realisierungsschritt für genetische Information. Die mRNA tritt dabei aus dem Zellkern ins Zytoplasma und fädelt sich in Ribosomen.

Funktion & Aufgabe

Die Translation dient der Übersetzung einer mRNA-Sequenz in eine Proteinsequenz. Jeder mRNA Strang besteht aus einer Kette Basen. Die Basen liegen in Tripletts, also jeweils drei aufeinanderfolgenden Teilen vor. Jedes Basentriplett der mRNA codiert für eine bestimmte Aminosäure und wird auch als Codon bezeichnet.

In der mRNA gibt es Startcodons, Normcodons und Stopcodons. Das Startcodon besteht je aus den Basen Adenin, Guanin und Uracil. Von den Stopcodonen gibt es drei verschiedene, die als UGA, UAG und UAA abgekürzt werden. Sie bestehen demzufolge ebenfalls aus Uracil, Guanin und Adenin, aber in anderer Reihenfolge.

Eine Translation beginnt immer am Startcodon und endet immer an einem Stopcodon. Die Normcodons sind der gesamte Rest der Basentripletts. Sie codieren je für eine bestimmte Aminosäure. Das Startcodon AUG codiert für Methionin. Die drei Stopcodons sind ausschließlich dazu gedacht, die Translation zu beenden und codieren dementsprechend nicht für Aminosäuren.

Im nächsten Schritt der Translation kommen der Transfer-RNA wichtige Aufgaben zu. Bei dieser tRNA handelt es sich um kurze RNA, die die richtigen Aminosäuren zu dem entsprechenden Codon auf der mRNA transportieren. tRNA-Moleküle sind mit Aminosäuren, Enzymen und Proteinen beladen. Sie helfen dem Ribosom bei der Übersetzung der mRNA in Proteinsequenzen. Der Bau der Proteinsequenzen findet mithilfe ihrer kleinsten Bauteile statt, also mithilfe der Aminosäuren.

Bei der Translation wird der genetische Code in Ketten aus Proteinen umgewandelt. Bei der Translation wird die mRNA abgelesen. Durch die Ablesung kommt es zur Synthetisierung von Proteinen.

Wenn die tRNA die mRNA zu einem bestimmten Ribosom transportiert hat, verbindet sie die Aminosäuren mit anderen Aminosäuren und formt auf diese Weise Peptidketten.

tRNA hat immer mehrere Arme. Eine Aminosäure bindet sich jeweils an einen der Arme. Gegenüber davon liegt das ihr komplementäre Anticodon, das je zu dem mRNA-Basencodon gehört. Bei Methionin besitzt die tRNA zum Beispiel das Anticodon UAC. Dieses Anticodon passt nicht auf jedes Basentriplett, sondern lediglich zum Codon AUG. Die Basenabfolge AUG codiert in der mRNA auf diese Weise für die Aminosäure Methionin.

Jede einzelne der Aminosäuren ist auf eine spezielle tRNA angewiesen. Anders kann sie nicht zum zugehörigen Codon der mRNA übertragen werden. Welche tRNA für welche Aminosäure verantwortlich ist, ergibt sich aus ihrem Anticodon.

Im Ribosom lagert sich am Startcodon eine erste tRNA an die mRNA an. Neben diese erste tRNA lagert sich eine zweite mit einer speziellen Aminosäure. Die Verknüpfung der jetzt benachbart liegenden Aminosäuren wird über eine Peptidverbindung realisiert.

Die erste tRNA lässt am Armende der zweiten ihre Aminosäure zurück und verlässt das Ribosom. Auf der zweiten tRNA befinden sich jetzt zwei Aminosäuren. Wenn die erste tRNA das Ribosom wieder verlassen hat, lagert sich eine dritte tRNA mit ihrer speziellen Aminosäure an die mRNA an.

Der Vorgang setzt sich auf diese Weise so lange fort, wie kein Basentriplett mit Stopcodon erscheint. Sobald ein Stopcodon erscheint, löst sich die Peptidkette ab. Der Vorgang kann nicht fortgesetzt werden, da es für Stopcodons keine zugehörige tRNA gibt.

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Krankheiten & Beschwerden

Mit der fehlerhaften Realisierung genetischer Information können Krankheiten entstehen. Bei der Translation stellen sich so zuweilen Mutationen ein.

Punktmutationen sind spontane oder induzierte Veränderungen des Erbguts, die nur eine Nukleinbase betreffen. Manche Punktmutationen bleiben folgenlos. Das ist dann der Fall, wenn eine Aminosäure durch mehrere Codons codiert werden kann. So entstehen unter Umständen gleiche Proteine.

Wenn eine Base der mRNA dagegen mit einer anderen ersetzt wird, ist bei der Punktmutation auch von Substitution die Rede. In einer codierenden Region kommt es so zum Einbau einer abweichenden Aminosäure. Auf diese Weise bildet sich ein verändertes Protein, das unter Umständen nicht mehr zur Aufgabenerfüllung in der Lage ist.

Die Sichelzellenanämie ist ein Beispiel für eine solche Mutation während der Translation. Bei dieser Erscheinung handelt es sich um eine erbliche Erkrankung der roten Blutkörperchen. Chronische Blutarmut stellt sich ein. In Folge dessen treten Organschäden wegen Sauerstoffmangel auf.

Ein mRNA-Strang kann bei der Translation jedoch auch verschoben werden. Bei einer Verschiebung des Leserasters verliert der Strang seinen eigentlichen Sinn und seine ursprüngliche Funktion. Oft kommt es in diesem Zusammenhang zu Deletionen. Das heißt, Basen gehen verloren. Eventuell stellt sich auch eine Insertion ein und Basen werden hinzugefügt. Deletionen und Insertionen sind in der Regel schwerwiegender als Substitutionen und können schwere Fehlbildungen oder körperliche Funktionsstörungen zur Folge haben.

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