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Im Zuge der Proteinbiosynthese werden proteincodierende Gene abgelesen und in Proteine übersetzt. Damit die Gene außerhalb des Zellkerns in Aminosäuresequenzen übersetzt werden können, muss die Information der Gene auf ein Transportmolekül umgeschrieben werden. Hierbei handelt es sich um die sogenannte Messenger-RNA (mRNA).
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Team mRNA Lehrer
Die Proteinbiosynthese kann in zwei Phasen unterteilt werden. Die Transkription beschreibt das Umschreiben der Gene in mRNA. Im Anschluss wird die mRNA an Ribosomen außerhalb des Zellkerns in Aminosäuresequenzen übersetzt, dieser Teilschritt wird Translation genannt.
Messenger-RNA (mRNA) ist wie die DNA eine Nukleinsäure. Im Gegensatz zur DNA kann RNA den Zellkern verlassen. Die mRNA dient im Zuge der Proteinbiosynthese als Transportmolekül für den Bauplan der Proteine.
Die DNA in den Zellkernen trägt die Erbinformation eines Organismus. Die einzelnen Gene enthalten Baupläne für Proteine. Aufgrund der Größe der doppelsträngigen DNA-Moleküle im Zellkern können diese den Zellkern nicht verlassen. Daher werden die Gene in kurze einzelsträngige RNA Moleküle umgeschrieben (mRNA).
RNA übernimmt noch weitere regulierende und strukturelle Funktionen in den Zellen. Wenn sie als Botenmolekül während der Proteinbiosynthese fungiert, wird sie als Messenger-RNA bezeichnet.
Weitere RNA-Moleküle sind die Transfer-RNAs (tRNA), die ribosomale RNAs (rRNA) und die nicht-codierenden RNAs (ncRNA).
Ohne die mRNA wäre eine Proteinbiosynthese nicht möglich. Die Neusynthese von Proteinen gehört zu den elementaren Prozessen in den Zellen von Lebewesen. Proteine übernehmen eine Vielzahl an unterschiedlichsten Funktionen in unseren Zellen und Körpern. Die Proteinbiosynthese und entsprechend die mRNA legen einen der Grundbausteine des Lebens.
Einen Überblick über die Proteinbiosynthese und über deren Teilschritte erhältst du in gesonderten StudySmarter Artikeln. Schau mal vorbei!
RNA steht für Ribonukleinsäure. Es handelt sich wie bei der DNA um eine Nukleinsäure. DNA und RNA sind sich in ihrem Aufbau und ihrer Struktur sehr ähnlich, weisen dennoch ein paar entscheidende Unterschiede auf.
RNA ist genaugenommen die englischsprachige Abkürzung für Ribonukleinsäure. Das "A" in RNA und DNS steht hierbei für "acid", was übersetzt "Säure" bedeutet. In der Regel wird die englische Abkürzung RNA und DNA auch im Deutschen verwendet. Du kannst aber auch die deutschen Abkürzungen RNS (Ribonukleinsäure) respektive DNS (Desoxyribonukleinsäure) verwenden.
RNA liegt in der Regel als Einzelstrang vor. Die einzelnen Basen der RNA sind aus einem Phosphat-Rückgrat (Phosphatsäurerest), einem Zuckermolekül und der entsprechenden Base aufgebaut. Bei dem Zuckermolekül handelt es sich um die Ribose (C5H12O5).
DNA liegt als Doppelstrang vor. Das Zuckermolekül der DNA ist die Desoxyribose.
RNA-Moleküle sind aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil aufgebaut. Daraus resultieren die Basenpaarungen Adenin-Uracil (A-U) und Guanin-Cytosin (G-C).
Die Funktionen der RNA und DNA unterscheiden sich grundsätzlich. DNA ist Träger der Erbinformation und befindet sich im Zellkern. Messenger-RNA dient als Transportmolekül dieser Information und verlässt im Zuge der Proteinbiosynthese den Zellkern.
Messenger-RNAs sind in der Regel relativ kurzlebig. Nachdem sie als Transportmolekül fungiert haben, werden sie durch zelleigene Enzyme abgebaut. DNA hingegen verweilt im Zellkern und wird nicht abgebaut.
| DNA | mRNA |
| Doppelstrang | Einzelstrang |
| Träger des Erbguts | Transportmolekül der Proteinbiosynthese |
| Zucker: Desoxyribose | Zucker: Ribose |
| Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin | Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil |
Wie schon erwähnt, dient mRNA als Transportmolekül bei der Proteinbiosynthese. Wie die mRNA die Funktion als Transportmolekül übernimmt, erfährst du in dem folgenden Abschnitt.
Auf dem Erbgut befinden sich Gene, welche in der Regel die Information über die Aminosäurensequenz eines Proteins enthalten. Während der Transkription wird der sogenannte codogene Strang der DNA durch die RNA-Polymerase abgelesen und in einen komplementären RNA-Strang (mRNA) umgeschrieben.
Einen genaueren Einblick in den Ablauf der Transkription erhältst du in einem gesonderten StudySmarter Artikel.
Der codogene Strang ist der Einzelstrang des proteincodierenden Gens, welcher von der RNA-Polymerase als Vorlage zur Bildung der mRNA genutzt wird.
In Eukaryoten entstehen durch die Transkription Vorstufen von funktionsfähigen oder übersetzungsfähigen RNA-Molekülen. Diese müssen durch die RNA-Prozessierung (auch RNA-Reifungsprozess) zugeschnitten und modifiziert werden. Eine RNA-Prozessierung findet bei Prokaryoten nicht statt.
Die RNA-Prozessierung ist kein direkter Prozess der Transkription, sondern findet im Anschluss an die Transkription statt. Für mRNA ist der Reifungsprozess entscheidend, damit bei der anschließenden Translation am Ribosom die richtigen Abschnitte der mRNA in eine Aminosäuresequenz übersetzt werden. Des Weiteren wird die mRNA durch Modifikationen vor enzymatischen Abbau geschützt.
Im Anschluss an die Transkription und die mRNA-Prozessierung verlassen die mRNAs den Zellkern und werden an den Ribosomen in Aminosäuresequenzen übersetzt. Hierbei entsprechen drei Basen auf der mRNA (Basentriplett/Codon), einer spezifischen Aminosäure.
Auch zur Translation findest du einen passenden StudySmarter Artikel, welcher diesen Prozess genauer behandelt.
In der Regel werden die mRNAs öfter genutzt und aus einer mRNA können gleich mehrere Aminosäuresequenzen (Proteine) abgeleitet werden. Nach einer gewissen Zeit werden die mRNAs dann zelleigene Enzyme (RNasen) abgebaut.
Nutze die folgende Abbildung, um dir den Ablauf der Proteinbiosynthese noch einmal vor Augen zu führen und somit die Funktion der mRNA zu verinnerlichen.
Abbildung 2: Ablauf der Proteinbiosynthese
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Warum ist es sinnvoll, dass die mRNA kurzlebig ist?
Lebende Zellen benötigen je nach Umweltbedingungen unterschiedlich aktive Proteine.
Würde mRNA nach einer bestimmten Zeit nicht abgebaut werden, würde die Zelle das entsprechende Protein immer weiter herstellen und ggf. zu viele Proteine dieses Typen produzieren.
Durch kurzlebige mRNA wird gewährleistet, dass Zellen, auf neue Umweltbedingungen durch Genregulation reagieren können.
Was ist die Funktion der mRNA?
Messenger-RNA dient als Botenmolekül im Zuge der Proteinbiosynthese.
Die Information proteincodierender Gene wird während der Transkription in mRNAs umgeschrieben. Anschließend wird mRNA in eine Aminosäuresequenz eines Proteins zu übersetzt (Translation).
Wie ist die mRNA aufgebaut?
Die mRNA ist wie DNA eine Nukleinsäure, welche aus einzelnen Nukleotiden aufgebaut ist. Nukleotide bestehen aus einem Phosphat-Rückgrat, einem Zuckermolekül (Ribose) und einer Base.
Die Basen Cytosin, Guanin, Adenin und Uracil können in der mRNA enthalten sein.
Des Weiteren ist zu erwähnen, dass mRNA in der Regel als Einzelstrang vorliegt.
Was versteht man unter der mRNA?
Messenger-RNA dient als Botenmolekül im Zuge der Proteinbiosynthese.
mRNA steht für Messenger-RNA. Messenger kommt aus dem Englischen und bedeutet so viel wie "Bote".
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Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
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Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
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