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RNA-Polymerase: Unterschied zwischen den Versionen

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Bei der Elongation synthetisiert die RNA-Polymerase den Nukleinsäurestrang von 5’ nach 3’, d.h. die Leserichtung am Matrizenstrang (auch als kodogener Strang oder auch Minusstrang bezeichnet) ist von 3’ nach 5’. Der Gegenstrang, also der kodierende Strang eines Gens (Plusstrang) wird nicht gelesen, ist aber entsprechend dem neu gebildeten RNA-Strang [[komplementär]], wobei in RNA-Molekülen das [[Thymin]] gegen das [[Uracil]] ausgetauscht ist.
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Bei der Elongation synthetisiert die RNA-Polymerase den Nukleinsäurestrang von 5’ nach 3’, d.h. die Leserichtung am Matrizenstrang (auch als kodogener Strang oder auch Minusstrang bezeichnet) ist von 3’ nach 5’. Der Gegenstrang, also der kodierende Strang eines Gens (Plusstrang) wird nicht gelesen, ist aber entsprechend dem neu gebildeten RNA-Strang identisch, wobei in RNA-Molekülen das [[Thymin]] gegen das [[Uracil]] ausgetauscht ist. Der abgelesene Matrizenstrang hingegen ist [[komplementär]] zum neu gebildeten RNA-Strang.
  
 
==Termination==
 
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Version vom 2. Januar 2016, 21:01 Uhr

Synonym: DNA-abhängige RNA-Polymerase
Englisch: RNA polymerase

1 Definition

Die RNA-Polymerasen sind Enzyme, die bei der Genexpression in der Phase der Transkription eine wichtige Rolle einnehmen. Die RNA-Polymerasen katalysieren die Herstellung einer RNA-Kopie eines DNA-Matrizenstranges unter Verwendung der Substrate ATP, GTP, UTP und CTP im Zellkern oder Mitochondrium. Somit schaffen sie u.a. eine wichtige Voraussetzung für die spätere Proteinbiosynthese im Zytoplasma.

2 Überblick

Im Gegensatz zu DNA-Polymerasen benötigen RNA-Polymerasen keinen RNA-Primer. Eine spezifische DNA-Sequenz, der sog. Promotor, dient der RNA-Polymerase als Markierung für den Startpunkt. Bei prokaryotischen Lebewesen binden RNA-Polymerasen direkt an die DNA, im Gegensatz dazu sind bei Eukaryoten spezielle Proteine erforderlich, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden.

Der Ablauf der Transkription wird im Allgemeinen in drei Phasen unterteilt:

  • Initiation
  • Elongation und
  • Termination.

Im folgenden werden die Vorgänge bei der mRNA-Transkription von Eukaryonten beschrieben, da hierbei am besten das Wechselspiel zwischen Polymerase und Transkriptionsfaktoren deutlich wird.

3 Initiation

RNA-Polymerasen benötigen zahlreiche Hilfsproteine, die Transkriptionsfaktoren: Allgemeine Transkriptionsfaktoren zur Bindung an basale Promotorelemente, sowie spezifische Transkriptionsfaktoren zur Bindung an proximale und distale Promotorelemente.

Vor Beginn der RNA-Synthese muss der korrekte Startpunkt eines jeweils zu exprimierenden Gens erkannt werden. Hierzu sind auf der DNA verschiedene basale Promotorelemente vorhanden: das BRE (TFIIB Recognition Element), eine TATA-Box, ein inr-Element und DP-Elemente (Downstream Promotor Elemente). Diese basalen Promotorelemente in unmittelbarer Nähe zum Startpunkt müssen nicht alle in einer Promotorregion vorhanden sein, außerdem sind noch nicht alle initiierenden Regionen entschlüsselt. Nach Bindung des allgemeinen Transkriptionsfaktors TFIID an die Promotorregion, lagern sich weitere allgemeine Transkriptionsfaktoren (u.a. TFIIB, TFIIA, TFIIH, TFIIE) und die RNA-Polymerase II an, und bilden gemeinsam den Präinitiationskomplex (PIK, englisch PIC). TFIIH besitzt eine Helikasefunktion und entwindet so die DNA-Doppelhelix unter Hydrolyse von ATP. So bildet sich der offene Initiationskomplex, in der die eigentliche Synthese der RNA katalysiert werden kann.

4 Elongation

Bei der Elongation synthetisiert die RNA-Polymerase den Nukleinsäurestrang von 5’ nach 3’, d.h. die Leserichtung am Matrizenstrang (auch als kodogener Strang oder auch Minusstrang bezeichnet) ist von 3’ nach 5’. Der Gegenstrang, also der kodierende Strang eines Gens (Plusstrang) wird nicht gelesen, ist aber entsprechend dem neu gebildeten RNA-Strang identisch, wobei in RNA-Molekülen das Thymin gegen das Uracil ausgetauscht ist. Der abgelesene Matrizenstrang hingegen ist komplementär zum neu gebildeten RNA-Strang.

5 Termination

Das Abbruchsignal liefert vermutlich eine palindromische DNA-Sequenz, der sogenannte Terminator. Über den genauen Vorgang der Termination ist bei eukaryotischen Lebewesen bisher allerdings wenig bekannt.

6 Synthesemechanismus

Der Synthesemechanismus bei der RNA-Synthese gleicht dem der DNA-Synthese. Es handelt sich um einen nukleophilen Angriff des Sauerstoff-Atoms der 3’-OH-Gruppe am Ende des RNA-Strangs auf das α-Phosporatom des jeweils neu anzulagernden Nukleosidtriphosphats unter Abgabe eines Pyrophosphats (PPi). Es entsteht eine Phosphorsäure-Esterbindung.

RNA-Polymerase in Aktion

7 Eukaryontische RNA-Polymerasen

Die RNA-Polymerase I ist im Zellkern (genauer Nucleolus) tätig und liefert ribosomale RNA (rRNA (18S, 5,8S, 28S)) als Transkript. Die Transkripte hnRNA (der Vorläufer der mRNA), snRNA sowie snoRNA werden durch die Polymerase II, die transfer RNA (tRNA), sowie die 5S-rRNA werden durch die Polymerase III im Zellkern hergestellt. Die mitochondriale RNA-Polymerase synthetisiert die mitochondriale RNA und wird folglich in den Mitochondrien tätig.

8 Regulation

An proximale Promotorelemente binden spezifische Transkriptionsfaktoren, wodurch die Transkription aktiviert wird. Distale Promotorelemente bewirken in der Regel eine Verstärkung (Enhancer), oder auch eine Verlangsamung (Silencer) der Transkription. Ausführlich wird dies im Artikel Genregulation beschrieben.

Fachgebiete: Biochemie

Danke! Fixed.
#2 am 12.04.2019 von Dr. Frank Antwerpes (Arzt | Ärztin)
Bei "3.2 Elongation" wurden im letzten Satz ("Der neue RNA-Strang enthält, wie alle RNA-Moleküle, Thymin statt Uracil.") die Basen Thymin und Uracil vertauscht!
#1 am 08.04.2019 von Tobias Dürlinger (Student/in (andere Fächer))

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