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DNA & RNA – was sind die Unterschiede?

  • by Anatoli Bauer

DNA und RNA bzw. Desoxyribonukleinsäure und Ribonukleinsäure weisen spezifische Unterschiede auf. Demnach besteht die DNA grundsätzlich aus einer Doppelhelix, während die RNA einsträngig aufgebaut ist. DNA- Moleküle basieren auf jeweils vier Basen ( Cytosin, Guanin, Adenin und Thymin), Zucker und Phosphatverbindungen. In der RNA finden sich die Basen Uracil, Adenin, Cytosin und Guanin. Der Zucker, der als Bindeglied zwischen Phosphat und Basen fungiert, weist ebenso Diskrepanzen zwischen DNA und RNA auf. Demnach verfügen DNA– Moleküle über Zucker in Form von Desoxyribose, wohingegen die RNA Ribose aufweist. Zudem existieren mit mRNA und tRNA unterschiedliche Arten der RNA, die für die Proteinbiosynthese essentiell sind.

Mensch, Tiere und Pflanzen gehören zu der Gruppe der Eukaryonten. In Relation zu Prokaryonten ( Bakterien) zeigen eukaryontische Zellen einige Besonderheiten. Entsprechend sind eukaryontische Gene gestückelt, weshalb sie als Mosaikgene zu klassifizieren sind. Die eukaryontische DNA besteht aus codierten Abschnitten ( Exons) sowie nicht codierten Abschnitten ( Introns). Da von den Introns keine Gegenstücke auf der Boten- RNA existieren, müssen sie im Zuge der Proteinbiosynthese eliminiert werden.

Phasen der Proteinbiosynthese in eukaryontischen Zellen

Das spezifische Proteinsynthese– System bei Eukaryonten gliedert sich in die Phasen Transkription, Modifikation und Translation.
Im Rahmen der Transkription erfolgt die Überschreibung der DNA in eine RNA- Sequenz, die als prä- mRNA einzustufen ist. Im Verlauf der Transkription vollzieht sich eine ganzheitliche Überschreibung sämtlicher Sequenzen eines Mosaikgens inklusive aller Exons und Introns in eine RNA- Sequenz. Dem schließt sich die Modifikation der prä – mRNA in eine “ reife RNA“ an, woraufhin das Protein als Endprodukt aus der Translation hervorgeht.

Detaillierte Information zum Proteinsynthese- System

Nach erfolgter Transkription fügt sich am 5 `- Ende ein Nukleotid eine Art “ Mütze“ ( cap) an, die für die Bindung der mRNA an die jeweiligen Ribosomen erforderlich ist. Zudem dockt am 3`- Ende eine spezielle Polymerase eine lange Kette aus Adenin- Nukleotiden an ( Poly- A- Schwanz), die die Lebensdauer der mRNA verlängert. Im Anschluss werden mit Hilfe spezifischer Enzyme alle Introns herausgeschnitten und sämtliche Exons zu einem kontinuierlichem RNA- Molekül verbunden.

Dieser Vorgang gilt als Spleißen. Bei den Spleißenzymen handelt es sich um Partikel aus Proteinen und kurzen RNAs, die als Snurps bzw. Spleißosomen einzustufen sind. Sie erkennen die Schnittstellen an charakteristischen Basensequenzen. Die prä- mRNA bildet lassoartige Schleifen aus, wodurch je zwei Schnittstellen entstehen. Das Herausschneiden der Introns erfolgt mit absoluter Präzision. Die auf diese Weise gewonnene “ reife m- RNA“ enthält nur Exons, Poly- A- Schwanz und die cap. Sie verlässt nun den Zellkern durch die Kernporen. An den Ribosomen ( Ort der Translation) gelangt demnach eine Kopie der Erbinformation. Die Reihenfolge der einzelnen Basentripletts auf dieser mRNA steht für eine bestimmte Abfolge von Aminosäuren. An den Ribosomen, die im Cytoplasma angesiedelt sind, folgt nun die Übersetzung der Basensequenz in eine Aminosäuresequenz (Translation).

Die mRNA der Prokaryonten ( Bakterien) wird im Gegensatz zu den Abläufen des eukaryontischen Proteinsynthese- Systems bereits im Rahmen der Transkription abgelesen. Ferner zeigen sich weitere Unterschiede hinsichtlich der Abläufe im Zuge der Proteinbiosynthese bei Eu- und Prokaryonten. Demzufolge besteht die DNA von Eukaryonten aus einem DNA- Histon- Komplex. Eukaryontische Zellen besitzen zudem 80 S Ribosomen sowie eine mRNA, die sich aus den Elementen prä m- RNA und reifer mRNA mit cap und Poly- A- Schwanz zusammenfügt. Die DNA der Prokaryonten ist ringförmig konzipiert. Prokaryontische Zellen besitzen 70 S Ribososmen- Einheiten und keine Vorstufe der mRNA.

Auswirkungen von etwaigen Fehlern im Zuge der Proteinbiosynthese

Etwaige Fehler im Zuge der Proteinbiosynthese begünstigen Mutationen. Auf diese Weise entstehen spontan ablaufende und nicht zielgerichtete Veränderungen am Erbgut. Exemplarisch hierfür stehen Gen- oder Punktmutationen sowie Rastermutationen.

Gen– oder Punkmutationen ereignen sich prinzipiell an einer Base der DNA. Dieser Prozess ist an verschiedene Konsequenzen gekoppelt. Demzufolge forciert eine derartige Gen- oder Punktmutation an einer Base oder einem Basentriplett, dass eine falsche Codierung vonstattengeht und die Codierung einer falschen Aminosäure auftritt. Im Einzelfall geht dies mit negativen Auswirkungen einher. Beispiele für einen entsprechend negativen Ausgang sind Krankheitsbilder wie die Sichelzellenanämie oder die Erkrankung Phenylketonorie, die auf derartige Fehler zurückzuführen sind. Im besten Fall gehen Gen- oder Punktmutationen mit keinem negativen Ausgang für den betroffenen Organismus einher, da der genetische Code generell mehrfach abgesichert ist.

Neben Gen- und Punktmutationen können in Verbindung mit der Proteinbiosynthese Rastermutationen in Erscheinung treten. In diesen Fällen kommt eine Base dazu oder fällt weg, sodass sich alle Basen um je eine Stelle verschieben, was oft mit negativen Konsequenzen verbunden ist.

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