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Die Translation

Lernziele

Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie wissen

  • wie die Translation bei Prokaryoten in Einzelschritten abläuft,
  • welche Rolle dabei die tRNAs habe,
  • welches Enzym die tRNAs mit den passenden Aminosäuren belädt,
  • nach welchem Prinzip sich die tRNAs in das Ribosom setzen,
  • welche Bedeutung die E-P-A-Stellen des Ribosoms haben,
  • wie die Verlängerung der Peptidkette vonstatten geht,
  • was passiert, wenn das Ribosom ein Stopp-Codon erreicht.

Ablauf der Translation

Bei der Transkription wurde eine Kopie eines Gens hergestellt. Die Erbinformation wurde damit in Form der mRNA transportabel gemacht. Es folgt nun die eigentliche Übersetzung der Erbinformation in ein Protein. Dieser Prozess wird als Translation bezeichnet.

Initiation - Start der Translation

Zu Beginn der Translation setzen sich die beiden Ribosomen-Untereinheiten an den Anfang der mRNA. Es entsteht so das funktionsfähige Ribosom.

Die Translation direkt nach der Initiation - stark schematisierte Darstellung

Eine spezielle MettRNA lagert sich mit ihrem Anticodon UAC an das Startcodon AUG. Methionin ist somit die erste Aminosäure eines jeden Peptids. Später, im Verlauf der Protein-Bearbeitung, kann die erste Aminosäure aber wieder abgespalten werden.

Elongation - Verlängerung der Peptidkette

Dazu schauen wir uns folgendes Bild an:

Die zweite tRNA hat sich in die A-Stelle des Ribosoms gesetzt

Nachdem viele andere tRNAs "versucht" haben, an die mRNA anzudocken, diffundiert schließlich zufällig eine tRNA mit der Aminosäure Tyrosin in der Nähe der A-Stelle herum. Da diese tRNA das passende Anticodon AUG hat, setzt sie sich in die A-Stelle des Ribosoms. Die drei Basen des Anticodons AUG bilden insgesamt 7 H-Brücken mit den drei Basen des Codons UAC aus. Daher bleibt die tRNA zunächst in der A-Stelle sitzen. In der P-Stelle befindet sich immer noch die erste tRNA mit der Aminosäure Methionin.

Nun kommt ein entscheidender Schritt:

Die Peptidkette wird verlängert

Die Aminosäure Methionin wird durch bestimmte Enzyme und unter Energieverbrauch auf die neue Aminosäure Tyrosin übertragen, unter Freisetzung von Wasser entsteht eine Peptidbindung zwischen den beiden Aminosäuren.

Das Ribosom wandert ein Triplett weiter

Nun bewegt sich das Ribosom drei Nucleotide weiter auf der mRNA. Die "alte" tRNA gelangt dadurch in die E(xit)-Stelle des Ribosoms, die in der Abbildung aber nicht zu sehen ist (ich habe das Schema für meine Schüler etwas vereinfacht). Die "neue" tRNA gelangt auf die gleiche Weise in die P-Stelle des Ribosoms, so dass die A-Stelle für die nächste tRNA frei wird. Dieser Teilschritt der Elongation ist jetzt beendet.

Einbau der dritten Aminosäure

In diesem Bild sehen wir, wie sich die dritte tRNA in die A-Stelle des Ribosoms gesetzt hat. Auch hier haben erst wieder zahlreiche andere tRNA "versucht" anzudocken, da ihre Anticodons aber nicht zu dem GCU-Codon der mRNA passten, hatten diese Versuche keinen Erfolg. Es konnten sich keine H-Brücken zwischen Codon und Anticodon bilden. Nun kommt aber die passende tRNA und bleibt wegen der 8 H-Brücken, die sich gebildet haben, in der A-Stelle sitzen. Die tRNA mit dem Dipeptid befindet sich in der P-Stelle. Als Nächstes wird nun das gesamte Peptid (das im Augenblick aber nur aus zwei Aminosäuren besteht) auf die neue Aminosäure Alanin übertragen:

Das Peptid ist um eine Aminosäure gewachsen

Als Nächstes wandert das Ribosom wieder ein Triplett in Richtung 3'-Ende der mRNA. Und so geht das dann immer weiter, bis eines der Stopp-Codons erreicht ist.

Die Aminoacyl-tRNA-Synthetase

In diesem Bild - das Peptid ist bereits auf vier Aminosäuren angewachsen - sieht man auch das wichtige Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase. Dieses Enzym ist eigentlich der Schlüssel zum Verständnis der Translation. Es sorgt mit seinen zwei aktiven Zentren dafür, dass die richtige Aminosäure mit der richtigen tRNA verbunden wird. Daher gibt es in der Zelle mindestens so viele verschiedene Aminoacyl-tRNA-Synthasen, wie es verschiedene Aminosäuren gibt, nämlich 20. In Wirklichkeit ist die Zahl etwas höher.

Termination - das Ende der Translation

Ein Stopp-Codon ist erreicht

Die Translation terminiert (wird beendet), wenn ein Stopp-Codon in der A-Stelle des Ribosoms liegt. Für das Codon UGA und die anderen Stopp-Codons gibt es keine tRNA, die ein komplementäres Anticodon hat. Der Elongationsmechanismus wird daher unterbrochen, das Ribosom zerfällt in seine beiden Untereinheiten, und die Translation stoppt.

Die mRNA existiert natürlich noch ein paar Minuten weiter, und in dieser Zeit können andere Ribosomen an den Anfang der mRNA andocken und erneut mit einer Translation beginnen. Ein einziges mRNA-Molekül kann also viele Peptid- oder Protein-Moleküle produzieren.

Vertiefung des Themas

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