Transkriptionsprozesse

Transkriptionsprozesse bezeichnet die Gesamtheit der Schritte, durch die genetische Information in DNA in eine RNA-Kopie übertragen wird. Sie bilden den ersten, zentral regulierten Schritt der Genexpression und unterscheiden sich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten.

Ablauf: Initiation umfasst das Binden der RNA-Polymerase an Promotorsequenzen, oft unterstützt von Transkriptionsfaktoren (bei Bakterien Sigmafaktoren). Die DNA wird geöffnet und die RNA-Synthese begonnen. Elongation beschreibt die fortschreitende Bildung des RNA-Strangs, während die Polymerase entlang der Matrize bewegt. Termination beendet die Transkription und setzt die RNA frei. Bei Eukaryoten folgt nach der Transkription zusätzlich die RNA-Prozessierung: 5'-Capping, Spleißen von Introns, 3'-Polyadenylierung sowie weitere Modifikationen und der Transport der reifen RNA aus dem Zellkern.

Regulation: Die Transkriptionsaktivität wird durch Promotoren, Enhancer- und Silencer-Elemente, Transkriptionsfaktoren und epigenetische Mechanismen wie DNA-Methylierung und Histonmodifikationen gesteuert. Die Chromatinstruktur, Signale aus Entwicklung, Umwelt und Gewebeart sowie komplexe Netzwerke der Genregulation bestimmen, welche Gene zu welchem Zeitpunkt aktiviert oder stillgelegt werden.

Bedeutung und Unterschiede: In vielen Bakterien ist Transkription eng mit Translation gekoppelt; bei Eukaryoten erfolgt sie in der Regel unabhängig von der nachgelagerten Proteinsynthese und umfasst zusätzliche Verarbeitungsschritte. Transkriptionsprozesse sind zentral für Zelltypisierung, Entwicklung, Stressantwort und Krankheitsmechanismen.

Technische Anwendungen: Wissenschaftlich werden Transkriptionsaktivität und Regulation mit Methoden wie RNA-Seq, GRO-Seq, ChIP-Seq und NET-Seq untersucht, um Promotoren, Transkriptionsfaktoren und Regulationsnetzwerke zu identifizieren.