EXPRESS · M1
Translation: Initiation, Elongation, Termination
Die Translation überträgt die mRNA-Sequenz in eine Aminosäurekette am Ribosom. Sie läuft in drei Phasen ab: Initiation (Zusammenbau des Ribosoms am Startcodon), Elongation (schrittweise Peptidbindungsbildung durch die kleine und große ribosomale Untereinheit unter Beteiligung von tRNAs) und Termination (Erkennung des Stoppcodons, Freisetzung der Polypeptidkette).
- ❗ Initiation: kleine ribosomale Untereinheit (40S) bindet mit Initiator-tRNA (Met-tRNA) und Initiationsfaktoren (eIFs) an das Startcodon AUG, große Untereinheit (60S) lagert sich an → komplettes Ribosom (80S)
- ❗ Elongation: Aminoacyl-tRNA bindet an der A-Stelle, Peptidyltransferase (rRNA-katalysiert) bildet die Peptidbindung, Translokation verschiebt das Ribosom um ein Codon (A→P→E-Stelle); Elongationsfaktoren (eEF1, eEF2) und GTP-Verbrauch nötig
- Termination: Stoppcodon (UAA/UAG/UGA) wird von Terminationsfaktoren (eRFs) erkannt, keine tRNA bindet, Polypeptid wird durch Hydrolyse freigesetzt
- Ribosomen bestehen aus rRNA und Proteinen; die Peptidyltransferase-Aktivität ist ein Ribozym (katalytische rRNA in der großen Untereinheit)
- Mehrere Ribosomen können gleichzeitig eine mRNA ablesen (Polysom) → effiziente parallele Proteinsynthese
Quellen
- Löffler/Petrides „Biochemie und Pathobiochemie“ (Springer)
- Alberts et al. „Molekularbiologie der Zelle“ (Wiley-VCH)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Alberts et al., „From RNA to Protein“ – Molecular Biology of the Cell (NCBI Bookshelf)
tief · M1
Translation: Initiation, Elongation, Termination
Die Translation ist der letzte Schritt der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information der mRNA durch das Ribosom in eine spezifische Aminosäuresequenz übersetzt wird. Der Prozess gliedert sich in drei klar abgrenzbare, jeweils durch spezifische Faktoren regulierte Phasen, wobei besonders die zyklisch wiederholte Elongationsphase mechanistisch das Herzstück der Proteinsynthese bildet und ein tiefes Verständnis der ribosomalen A-, P- und E-Stellen voraussetzt.
Initiation
Die Initiation beginnt mit der Bindung der Initiator-Met-tRNA an die kleine (40S) ribosomale Untereinheit, unterstützt durch eIF2 (GTP-gebunden), wodurch der 43S-Präinitiationskomplex entsteht. Dieser lagert sich mit Unterstützung weiterer eIFs (u. a. eIF4-Komplex, der die 5'-Cap-Struktur der mRNA erkennt) an die mRNA an und wandert (scanning) in 5'→3'-Richtung bis zum ersten AUG-Startcodon im geeigneten Kontext. Nach Erkennung des Startcodons wird eIF2-gebundenes GTP hydrolysiert, die meisten Initiationsfaktoren dissoziieren ab, und die große (60S) Untereinheit lagert sich an, wodurch das vollständige, translationskompetente 80S-Ribosom entsteht, mit der Initiator-tRNA in der P-Stelle.
Elongationszyklus
In jedem Elongationszyklus bindet eine passende Aminoacyl-tRNA, vermittelt durch den Elongationsfaktor eEF1A (GTP-abhängig), an die freie A-Stelle des Ribosoms, sofern deren Anticodon mit dem Codon in der A-Stelle korrekt paart. Die Peptidyltransferase-Aktivität (eine Ribozymfunktion der 28S-rRNA in der großen Untereinheit) katalysiert die Übertragung der wachsenden Peptidkette von der tRNA in der P-Stelle auf die Aminogruppe der neuen Aminosäure in der A-Stelle, wodurch eine neue Peptidbindung entsteht. Anschließend katalysiert eEF2 (unter GTP-Hydrolyse) die Translokation: das Ribosom verschiebt sich um ein Codon, die Peptidyl-tRNA wandert von der A- in die P-Stelle, die entladene tRNA von der P- in die E-Stelle (von dort freigesetzt), und eine neue A-Stelle wird für den nächsten Zyklus frei.
Termination
Erreicht die A-Stelle ein Stoppcodon (UAA, UAG oder UGA), bindet keine tRNA, sondern ein Terminationsfaktor (eRF1 in Kooperation mit eRF3-GTP), der die Peptidyltransferase dazu veranlasst, statt einer Peptidbindung eine Hydrolysereaktion zu katalysieren, wodurch die fertige Polypeptidkette von der letzten tRNA abgespalten wird. Anschließend dissoziieren Ribosom, mRNA und tRNA unter Beteiligung von Recycling-Faktoren, sodass die ribosomalen Untereinheiten für einen neuen Initiationszyklus zur Verfügung stehen.
- ❗ Die Peptidyltransferase ist ein Ribozym (katalytische rRNA), kein klassisches Protein-Enzym – wichtiger Prüfungsfakt
- ❗ A-Stelle: Eintritt der Aminoacyl-tRNA; P-Stelle: Peptidyl-tRNA/Ort der Peptidbindungsbildung; E-Stelle: Austritt der entladenen tRNA
- eIF2, eEF1A und eEF2 sowie eRF3 sind GTP-abhängige Faktoren – GTP-Hydrolyse liefert die Energie/Kontrollpunkte für Genauigkeit und Fortschritt
- Polysomen (mehrere Ribosomen an einer mRNA) erhöhen die Effizienz der Proteinsynthese pro Transkript deutlich
- ⚠️ Prüfungsfalle: Das Startcodon AUG wird durch die Initiator-tRNA und Scanning erkannt, nicht durch einen separaten „Start-Enzym"-Mechanismus
- ⚠️ Verwechslung: Termination erfolgt durch Freisetzungsfaktoren (eRFs), die keine tRNA sind, obwohl sie funktionell an der A-Stelle wirken – nicht mit tRNA-vermittelter Aminosäureeinfügung verwechseln
Quellen
- Löffler/Petrides „Biochemie und Pathobiochemie“ (Springer)
- Alberts et al. „Molekularbiologie der Zelle“ (Wiley-VCH)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Alberts et al., „From RNA to Protein“ – Molecular Biology of the Cell (NCBI Bookshelf)