Translation

Die Translation ist der zweite Teil des zentralen Dogmas der Molekularbiologie: RNA –> Protein. Es ist der Prozess, bei dem der genetische Code in mRNA gelesen wird, um ein Protein herzustellen. Die Übersetzung ist in den folgenden Diagrammen dargestellt. Nachdem mRNA den Kern verlassen hat, bewegt sie sich zu einem Ribosom ( siehe unten), das aus rRNA und Proteinen besteht. Die Translation erfolgt an den im Zytosol schwimmenden Ribosomen oder an den Ribosomen, die an das raue endoplasmatische Retikulum gebunden sind. Das Ribosom liest die Sequenz von Codons in mRNA, und tRNA-Moleküle bringen Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge zum Ribosom. Genau wie bei der mRNA-Synthese kann die Proteinsynthese in drei Phasen unterteilt werden: Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Neben dem mRNA-Template und den Ribosomen tragen viele andere Moleküle zum Translationsprozess bei, wie tRNAs (siehe unten) und verschiedene enzymatische Faktoren

Um die Rolle der tRNA zu verstehen, müssen Sie mehr über ihre Struktur wissen. Jedes tRNA-Molekül hat ein Anticodon für die Aminosäure, die es trägt. Ein Anticodon ist komplementär zum Codon einer Aminosäure. Zum Beispiel hat die Aminosäure Lysin das Codon AAG, also ist das Anticodon UUC. Daher würde Lysin von einem tRNA-Molekül mit dem Anticodon UUC getragen. Überall dort, wo das Codon AAG in mRNA vorkommt, bindet vorübergehend ein UUC-Anticodon der tRNA. Während tRNA an mRNA gebunden ist, gibt es seine Aminosäure ab. Mit Hilfe von rRNA bilden sich Bindungen zwischen den Aminosäuren, wenn sie nacheinander zum Ribosom gebracht werden, wodurch eine Polypeptidkette entsteht. Die Kette der Aminosäuren wächst weiter, bis ein Stop-Codon erreicht ist.

Ribosomen (siehe oben), die nur aus rRNA (ribosomale RNA) und Protein bestehen, wurden als Ribozyme klassifiziert, da die rRNA enzymatische Aktivität aufweist. Die rRNA ist wichtig für die Peptidyltransferase-Aktivität, die Aminosäuren bindet. Ribosomen haben zwei Untereinheiten von rRNA und Protein. Die große Untereinheit hat drei aktive Standorte namens E, P, und A-Sites. Diese Stellen sind wichtig für die katalytische Aktivität von Ribosomen.

Genau wie bei der mRNA-Synthese kann die Proteinsynthese in drei Phasen unterteilt werden: Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Neben dem mRNA-Template tragen viele andere Moleküle zum Translationsprozess bei, wie Ribosomen, tRNAs und verschiedene enzymatische Faktoren

Translationsinitiierung: Die kleine Untereinheit bindet an eine Stelle stromaufwärts (auf der 5′-Seite) des mRNA-Starts. Es fährt fort, die mRNA in der Richtung 5′–>3′ zu scannen, bis es auf das Startcodon (AUG) trifft. Die große Untereinheit bindet und die Initiator-tRNA, die Methionin (Met) trägt, bindet an die P-Stelle des Ribosoms.

Translationsdehnung: Das Ribosom verschiebt jeweils ein Codon und katalysiert jeden Prozess, der an den drei Stellen stattfindet. Mit jedem Schritt tritt eine geladene tRNA in den Komplex ein, das Polypeptid wird um eine Aminosäure länger und eine ungeladene tRNA verlässt den Komplex. Die Energie für jede Bindung zwischen Aminosäuren wird von GTP abgeleitet, einem Molekül ähnlich wie ATP (Abbildung). Kurz gesagt, die Ribosomen interagieren mit anderen RNA-Molekülen, um Ketten von Aminosäuren zu bilden, die Polypeptidketten genannt werden, aufgrund der Peptidbindung, die sich zwischen einzelnen Aminosäuren bildet. Innerhalb des Ribosoms sind drei Stellen am Translationsprozess beteiligt, die A-, P- und E-Stellen. Erstaunlicherweise benötigt der E. coli-Translationsapparat nur 0,05 Sekunden, um jede Aminosäure hinzuzufügen, was bedeutet, dass ein Polypeptid mit 200 Aminosäuren in nur 10 Sekunden translatiert werden kann.

Beendigung der Übersetzung: Die Beendigung der Übersetzung tritt auf, wenn ein Stopcodon (UAA, UAG oder UGA) auftritt. Wenn das Ribosom auf das Stop-Codon trifft, wird das wachsende Polypeptid mit Hilfe verschiedener Freisetzungsfaktoren freigesetzt (siehe Abbildung unten) und die Ribosomenuntereinheiten dissoziieren und verlassen die mRNA. Nachdem viele Ribosomen die Translation abgeschlossen haben, wird die mRNA abgebaut, so dass die Nukleotide in einer anderen Transkriptionsreaktion wiederverwendet werden können.