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mRNA und ihre Funktion

Die Funktionsweise der mRNA wurde im Laufe jahrzehntelanger Forschung ergründet und stellt heute das Fundament der mRNA-Technologie dar. Im Folgenden wird dargestellt, wie unsere Zellen mithilfe von mRNA Proteine bilden, die ganz wesentlich die biologischen Prozesse im menschlichen Körper bestimmen und auch an der Pathologie verschiedener Krankheiten beteiligt sind.

Zum besseren Verständnis der mRNA-Technologie werden im Folgenden einige grundlegende Konzepte der Molekularbiologie erläutert. In diesem Video erfahren Sie mehr über die Schlüsselprozesse, mit deren Hilfe Zellen die DNA zur Erzeugung von RNA und die RNA zur Erzeugung von Proteinen nutzen.1

Transkription1–5 Im Zellkern befindet sich die DNA als Doppelhelix mit den Basenpaaren in ihrem Inneren. Um die Basenpaare zugänglich zu machen, wird der Doppelstrang gelockert.2 Die RNA-Polymerase verwendet die Basenpaare der DNA als Matrize, um einen komplementären RNA-Strang zu bilden, die sogenannte prä-mRNA.3, 4 Der neue mRNA-Strang wird mit einem 3'-Polyadenin-(Poly(A))-Schwanz und einer 5'-Cap-Struktur stabilisiert, bevor er aus dem Zellkern hinaus transportiert wird.5 Nachdem die mRNA den Zellkern verlassen hat, wird sie translatiert, wodurch ein Protein entsteht.5 Translation5–11 Im Zellzytoplasma bindet das Ribosom an die mRNA.6 Das Ribosom koordiniert die Ankunft der Transfer-RNA, die eine Aminosäure trägt.6, 7 Während das Ribosom den mRNA-Strang abtastet, wird aus den Aminosäuren eine Polypeptidkette gebildet.8 Das neu synthetisierte Polypeptid wird freigesetzt und zu einem Protein gefaltet.5, 6

Nachdem eine Polypeptidkette gebildet wurde, wird die mRNA nicht mehr benötigt.9 Die mRNA wird enzymatisch abgebaut und kann danach nicht mehr zur Herstellung weiterer Proteine verwendet werden.9, 10 Die freien Nukleotide werden von der Zelle recycelt, damit neue DNA- und RNA-Moleküle gebildet werden können.11

Referenzen:
1.    Crick F. Nature 1970;227:561–563.
2.    Kuehner JN et al. Nat Rev Mol Cell Biol 2011;12:283–294.
3.    Abbondanzieri EA et al. Nature 2005;438:460–465.
4.    Patel AA and Steitz JA. Nat Rev Mol Cell Biol 2003;4:960–970.
5.    Wilusz CJ et al. Nat Rev Mol Cell Biol 2001;2:237–246.
6.    Bertram G et al. Microbiology (Reading) 2001;147(Pt 2)255–269.
7.    RajBhandary UL. Proc Natl Acad Sci USA 2000;97:1325–1327.
8.    Lareau LF et al. eLife 2014;3:e01257.
9.    Garneau NL et al. Nat Rev Mol Cell Biol 2007;8:113–126.
10.    Karamyshev AL and Karamysheva ZN. Front Genet 2018;9:431.
11.    Fasullo M and Endres L. Int J Mol Sci 2015;16:9431–9449.
 

Geschichte der mRNA

Erfahren Sie mehr über die wichtigsten Meilensteine in der Geschichte der mRNA-Forschung

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