Elemente
Hinweis: Dieses Kapitel behandelt das Thema der Transkription. Dieser Vorgang beinhaltet das Kopieren von DNA-Sequenzen in RNA. Die RNA wird eventuell noch modifiziert und dient später entweder als Vorlage für die Translation oder als Bestandteil von RNA-Protein-Komplexen.
Gene
Die zelluläre DNA legt die Nukleotidsequenz jeder RNA resp. die Aminosäurenfolge jedes Proteins fest. Einen DNA-Abschnitt, welcher für die Synthese eines funktionsfähigen biologischen Produktes (Protein via mRNA oder tRNA resp. rRNA) erforderlich ist, bezeichnet man als Gen. Die Gesamtzahl der Gene eines Organismus nennen wir Genom.
Oft sind Gene in prokaryotischen Zellen, welche für verschiedene Proteine kodieren, als Gruppe hinter einem gemeinsamen Promotor-Operator angeordnet. Eine solche Anordnung bezeichnet man als Operon. Diese Anordnung gestattet eine simultane, koordinierte Regulation mehrerer Gene.
Das Chromosom von Escherichia coli besteht aus einem einzigen ringförmigen DNA Molekül von ungefähr 4.6 x 106 Basenpaaren. Das ist genug DNA um für etwa 4300 verschiedene Proteine zu kodieren.
DNA-abhängige RNA-Polymerasen
Alle zellulären RNA-Polymerasen sind aus mehreren Untereinheiten aufgebaut. Die RNA-Polymerasen von Bakterien bestehen aus 6 Untereinheiten:
RNA-Polymerase von E. coli
| Untereinheit | Anzahl pro Komplex | Molekulargewicht (in Kilodalton) | Funktion |
|---|---|---|---|
| α | 2 | 36 | DNA-Bindung |
| β | 1 | 150 | Nukleotidbindung |
| β' | 1 | 155 | Matrizenbindung |
| w | 1 | 6 | |
| σ* | 1 | 70 | Promoterbindung, Initiation |
Die RNA-Polymerase kann funktionell und strukturell unterteilt werden: die 2 a, b, b' und w-Untereinheiten werden als Core-Protein (Core=Kern) bezeichnet. Zusammen mit der s- Untereinheit bilden sie das Holoenzym:
Lehninger:
"Prinzipien der Biochemie"
2. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag,
ISBN 3-86025-106-6
genauere
X
Funktionen der RNA-Polymerase-UntereinheitenDie a,b,b' und w-Untereinheiten werden als Core-Protein bezeichnet. Für die korrekte und effziente Transkription bakterieller Gene wird noch die s-Untereinheit benötigt. Man kennt die Funktionen der RNA-Polymerase-Untereinheiten und deren Strukturen weitgehend:
- Die b -Untereinheit ist hauptsächlich für die Bindung der Nukleotide (ATP, GTP, UTP, CTP) verantwortlich und spielt eine Rolle bei der Einleitung der RNA-Synthese. Dies kann dadurch gezeigt werden, dass das Antibiotikum Rifamycin durch Binden an die b - Untereinheit den Start der Transkription verhindert. Auch chemische Untersuchungen sprechen für eine Aufgabe beim Start, denn das erste Nucleotid am 5'-Ende der RNA lässt sich kovalent an die Seitengruppe einer Aminosäure in der b - Untereinheit binden. Die b - Untereinheit ist auch an der Wechselwirkung mit der RNA beteiligt.
- Die b' -Untereinheit hat als wichtigste Aufgabe die Bindung des Enzyms an den Matrizenstrang, die DNA.
- Die a-Untereinheiten halten das Enzym zusammen. Wie sich aus Untersuchungen über die Zusammenlagerung der getrennten Untereinheiten ergab, bildet sich zuerst ein Dimer aus den beiden a-Untereinheiten, an welches sich nacheinander die b - und die b'-Untereinheiten lagern. Die a -Untereinheiten vermitteln auch Kontakte des Enzyms mit der DNA in der Region des Promotors.
- Die s- Untereinheit hat die spezielle Aufgabe, Startstellen der Transkription von Bakterien-Genen (-35 und -10 Position) zu erkennen.