Aufgaben 26 1.7 RNA-Prozessierung Eukaryotische RNA wird noch im Kern zerschnitten und neu zusammengefügt Bei der Transkription im Zellkern der Eukaryoten entsteht ein langes RNA-Molekül, das – im Unterschied zur RNA der Prokaryoten – noch weiter bearbeitet werden muss, bevor es zur Translation geeignet ist. Die transkribierte RNA ist also genau genommen noch nicht die mRNA, sondern deren Vorläufer – die prä-mRNA. Diese enthält Abschnitte, die gar keine genetische Information enthalten. Diese Stücke werden als Introns1 bezeichnet. Vergleichst du die Information mit unserer Sprache, kannst du dir die Introns als Zwischengeräusche oder Stammeln vorstellen. Während wir einen Satz auch mit Zwischengeräuschen verstehen können, muss die Zelle die nicht-codierenden Abschnitte herausschneiden. Dieser Vorgang wird als Spleißen (engl. splicing) bezeichnet: Die Introns werden entfernt, die Exons2 zusammengefügt (kAbb. 22). Aus manchen prä-mRNAs können auch verschiedene Abschnitte herausgeschnitten werden und dann bausteinartig in unterschiedlicher Weise zusammengebaut werden. Man nennt dies alternatives Spleißen (kAbb. 22 unten). So können aus einem transkribierten DNA-Abschnitt mehrere mRNAs erzeugt werden und entsprechend mehrere Proteine. Das Spleißen erfolgt durch einen großen Enzymkomplex, das Spleißosom. In diesem Komplex werden auch die Enden der mRNA markiert. Erst durch diese Vorgänge, die zusammen als RNA-Prozessierung bezeichnet werden, reift die prä-mRNA zur eigentlichen mRNA, die dann durch die Kernporen ins Zytoplasma gelangt. Wieso gibt es überhaupt Introns? Diese DNA- Abschnitte der Eukaryoten lassen sich auf DNA- Sequenzen zurückführen, die im Laufe der Evolution funktionslos geworden sind. Dennoch sind sie vorhanden und wurden früher als „DNA-Müll“ bezeichnet. Heute gibt es verschiedene Hypothesen zur Funktion von Introns, etwa dass sie Vorteile für evolutionäre Veränderungen bieten (siehe S. 33). 1 Intron: Kurzwort von intragenetic region (engl.) 2 Exon: Kurzwort von executable (engl.) = ausführbar 3 Theodosius Dobzhansky: russisch-US-amerikanischer Genetiker, 1900–1975 Beim Spleißen werden nicht-codierende DNA-Stücke (Introns) aus der mRNA herausgeschnitten nothing in äh biology ähm makes öh sense except in the light etcetc of blablabla evolution nothing in biology makes sense except in the light of evolution mRNA 1 Protein 1 prä-mRNA DNA Das Spleißen der mRNA lässt sich auch sprachlich veranschaulichen. Die hier als sehr kurze Abschnitte dargestellten Introns sind oft wesentlich länger als die Exons. Prozessierung prä-mRNA mRNA Intron Exon Intron Exon Intron Exon Exon Intron Exon Exon Intron nothing in biology makes sense except in the light Protein 2 mRNA 2 biology makes evolution Protein 3 mRNA 3 Abb.22: RNA-Prozessierung: Beim Speißen werden die Introns aus der prä-mRNA geschnitten, die Exons werden zur reifen mRNA verknüpft. Dieser Vorgang ist hier anhand eines sprachlichen Beispiels, eines Zitats von Theodosius Dobzhansky3, veranschaulicht). Beim alternativen Spleißen (unten) können verschiedene mRNAs aus der gleichen prä-mRNA hergestellt werden. 1 W Durch alternatives Spleißen wird die genetische Variabilität erhöht. Erläutere diese Aussage in eigenen Worten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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