Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

26 Die Grundlagen der Genetik M Arbeitsheft Seite 7, 8 Die Prä-m-RNA ist die Vorstufe der m-RNA Nach der Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese ( Seite 24) enthält jeweils ein Gen die Information für die Synthese eines bestimmten Polypeptids. Das menschliche Genom besteht aus rund 22 000–23 000 verschiedenen Genen. Das Proteom eines Menschen umfasst jedoch über 100 000 verschiedene Pro­ teine (es gibt sogar Schätzungen bis zu 1 000 000). Diese Tatsache stellte die Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese in Frage. Im Jahre 1977 machten Richard J. Roberts und Phillip A. Sharp eine interessan­ te Entdeckung, für die sie 1993 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielten: Bei den Eukaryonten liefert ein Gen nicht, wie ursprünglich ange­ nommen, einen fertigen Bauplan für nur ein Polypeptid bzw. Protein, sondern es enthält Informationen für den Bau mehrerer Polypeptide bzw. Proteine. Der Bauplan für ein bestimmtes Polypeptid bzw. Protein muss erst durch Entfer­ nen nicht benötigter Informationen und durch Zusammenfügen der benötig­ ten Informationen erstellt werden. Die durch die Transkription ( Seite 25) entstehende m-RNA ist also eine so genannte precursor-m-RNA , aus der erst durch Herausschneiden von Sequenzen, die 50 bis 30 000 Nukleotide umfas­ sen, die reife m-RNA wird. Die Modifizierung der Prä-m-RNA wird als Prozessierung bezeichnet. Für die reife m-RNA müssen die Introns entfernt werden Die Prä-m-RNA enthält also nicht codierende Sequenzen ( Introns ) und codie­ rende Sequenzen ( Exons ) für das zu produzierende Protein. Bevor die m-RNA aus dem Zellkern ins Zellplasma zu den Ribosomen wandert, müssen die Introns herausgeschnitten und die Exons miteinander verbunden werden. Der Vorgang wird als Spleißen bezeichnet. Je nachdem welche RNA-Sequenzen als Introns oder als Exons definiert wer­ den, können von ein und demselben Gen verschiedene reife m-RNAs und damit unterschiedliche Polypeptide bzw. Proteine entstehen. In diesem Sinn ist die „Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese“ zu korrigieren. Poly-A-Schwanz und „Kappe“ erhöhen die Stabilität der m-RNA Noch vor dem Spleißen wird an das 3’-Ende der Prä-m-RNA eine Gruppe aus 150 bis 200 Adenin-Nucleotiden, der so genannte Poly-A-Schwanz, angehängt. Er verhindert den vorzeitigen Abbau der RNA und bestimmt somit ihre Lebensdauer. Das 5’-Ende erhält eine „Kappe“ aus methyliertem Guanin . Diese schützt die RNA ebenfalls vor abbauenden Enzymen, außerdem ermöglicht sie die spätere Anlagerung der reifen m-RNA an die Ribosomen.  Richard J. Roberts (geb. 1943), britischer Chemiker und Molekularbiologe  Phillip A. Sharp (geb. 1944), amerikanischer Chemiker und Krebsforscher  precursor-m-RNA Prä-m-RNA precursor (engl.) = Vorläufer, Bote  reife m-RNA m-RNA, die nur noch codierende Sequen- zen enthält  Introns von engl. Intr agenic Regi ons ; nicht codierende Abschnitte  Exons von engl. Ex pressed Regi ons ; codierende Abschnitte  Spleißen auch: Splicing (engl.) = miteinander ver- binden; Vorgang während der Prozessie- rung zur Entfernung von Introns und Zu- sammenführung von Exons, wird meist über einen speziellen Protein-RNA-Kom- plex (= Spleißosom) katalysiert  methyliertes Guanin Guanin, dem eine Methylgruppe –CH 3 angehängt wurde Bei Prokaryonten ist im Gegen­ satz zu Eukaryonten keine Prozes­ sierung notwendig. Begründe dies. Selbst aktiv! 14  Richard J. Roberts 15  Phillip A. Sharp 16  Spleißen der Prä-m-RNA (Schema) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv