Translation

Überblick

Die Translation ist der Prozess der Synthese von Proteinen aus der genetischen Information, die von der Boten-RNA (mRNA) getragen wird. Nach der Transkription stellt sie den letzten Schritt in der Expression von Genen dar. Dieser Prozess wird durch Ribosome, Proteinkomplexe und spezialisierten RNA-Molekülen durchgeführt. Ribosome, Transfer-RNA (tRNA) und andere Proteine sind an der Herstellung der Aminosäurekette beteiligt.

Die Translation produziert die Bausteine des Lebens

Proteine werden als Bausteine des Lebens bezeichnet, weil sie hinsichtlich ihrer Masse die große Mehrheit der Bestandteile aller Organismen ausmachen. Dies reicht von Muskelfasern über Kopfhaare bis hin zu Bestandteilen des Immunsystems. Der Bauplan für jedes einzelne dieser Proteine wird von den Genen kodiert, die sich in der DNA jeder Zelle befinden. Die zentrale Lehre der Biologie besagt, dass die genetische Information durch die Prozesse der Transkription und Translation in funktionelle Proteine umgewandelt wird.

Die Translation findet außerhalb des Nukleus statt

Eukaryoten haben einen membrangebundenen Zellkern, in dem DNA in mRNA transkribiert wird. Nach der Transkription wird die mRNA aus dem Zellkern transportiert, um in eine Kette von Aminosäuren, ein Polypeptid, und schließlich in ein funktionsfähiges Protein übersetzt zu werden. Dies kann im Zytoplasma oder im rauen endoplasmatischen Retikulum geschehen, wo die Polypeptide weiter modifiziert werden. Im Gegensatz dazu fehlt den Prokaryoten der Zellkern. Die Translation findet bei Prokaryoten also im Zytoplasma statt, manchmal sogar noch während die mRNA transkribiert wird.

Die Codon-Sequenz der mRNA bestimmt die Polypeptidsequenz

Jedes Codon in der mRNA entspricht einer der 20 Aminosäuren, die Zellen vorrätig halten, sowie Stopcodons, die keine Aminosäuren kodieren. Ein weiteres RNA-Molekül, die tRNA, ist dafür verantwortlich, die richtige Aminosäure, anhand der Codonsequenz, an die Ribosomen für die Translation zu liefern. An einem Ende des tRNA-Moleküls binden spezifische Enzyme, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, die die jeweilige Aminosäure kovalent mit der Bindungsstelle verknüpfen, während das am anderen Ende der tRNA befindliche Anticodon dafür sorgt, dass die richtige Aminosäure an das Ribosom geliefert wird. Einige tRNA-Moleküle sind in der Lage, an mehr als eine Codonsequenz zu binden, was eine vielseitige Kodierung, die sogenannte Wobble-Hypothese, ermöglicht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass tRNA-Moleküle im Vergleich zu den ersten beiden Nukleotiden eine geringere Bindungsspezifität an das dritte Nukleotid in der mRNA-Codonsequenz aufweisen.

Einige Erbkrankheiten sind auf Translationsdefekte zurückzuführen

Die Translation ist ein komplexer Prozess, der von einer Vielzahl an zellulären Komponenten abhängt. Mutationen, die sich auf einen Teil dieses vielfältigen Werkzeugsatzes auswirken, können Krankheiten verursachen. Zum Beispiel ist das Hyperferritinämie-Katarakt-Syndrom, eine Eisenspeicherkrankheit, durch Mutationen in dem nicht-übersetzten 5 Abschnitt der mRNA, einer Region, die für die Rekrutierung der Initiationsfaktoren der Translation wichtig ist. Diese Mutationen führen zu abnorm hohen Translationsraten des Eisenproteins Ferritin, so dass es sich im Blut und im Gewebe der betroffenen Patienten anreichert. Als Folge davon trüben sich die Augenlinsen. Andere Krankheiten sind mit Mutationen in den Genen für die tRNAs und die ribosomalen Untereinheiten verbunden. Die Diamond-Blackfan-Anämie, eine Knochenmark-Krankheit, zum Beispiel wird durch Mutationen im RPS19-Gen verursacht, welches ein Bestandteil der kleinen ribosomalen Untereinheit ist.